飞灰、磁珠脱除气态砷的研究及废水脱砷初探

发布时间：2017-08-21 10:25

  本文关键词：飞灰、磁珠脱除气态砷的研究及废水脱砷初探

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【摘要】：燃煤电站和工业锅炉是砷污染排放的主要来源,在燃煤量不断增长的背景下,燃煤烟气中砷排放量逐年增加,化工、冶金及电厂等工业废水中也含有重金属离子如砷、汞、铅、镉、铬离子等。燃煤烟气及工业废水中重金属砷、汞等的污染是威胁人类健康和生态安全的重要环境问题。本文首先简述了砷污染对人类及生态环境的危害,并介绍了目前砷排放的来源及现状。本文详述了国内外现有的吸附砷及控制砷排放的技术及方法,活性炭对大部分痕量重金属元素有很强的吸附能力,但是大规模的使用成本太高。因此开发一种低成本、高性能的新型吸附剂成为现在学者研究的重点。飞灰是燃煤电厂排放的废弃物。近几年来我国每年排放的粉煤灰均在3亿吨以上。而我国粉煤灰的利用率却不高,主要用于建筑材料的生产,水利、道路工程的应用,以及部分在农业领域的应用等,其余大部分粉煤灰被堆积废弃,一方面占用大量耕地,对土地资源是一种浪费,另一方面由于粉煤灰粒径小且质量轻,容易被风吹起,飘浮在空气中,对大气环境造成严重的污染,因此对于粉煤灰的综合利用工作一直受到环保人士及科研工作者的重视,更是当今环境科学需要重点研究的课题。由于粉煤灰具备疏松多孔、比表面积大等物理特性及较多的钙、铁活性位点等化学特性,可以吸附废气和废水中的污染物,加之飞灰的价格低廉、使用成本低,近年来利用飞灰处理烟气及废水中的重金属等污染物具有良好的应用前景。但是由于粉煤灰本身的吸附容量不高,在投入生产实践前,需要对其进行提取及改性,使其更适于处理烟气和废水中的污染物。本文实验中共用到8种飞灰,其中包括3种煤粉炉的飞灰和5种循环流化床锅炉的飞灰。对飞灰样品进行XRD、SEM、BET、XRF等考察其分子的微观结构和成分组成等。本文基于燃煤飞灰中铁组分具有明显的脱砷效果,且利用飞灰中自有铁组分控制烟气中砷排放具有廉价、不影响飞灰利用、无次生污染等优势,因此提出从电厂飞灰中分离富集出其中高铁含量的磁珠,重点研究其脱除烟气中重金属元素砷的特性,揭示脱砷的作用机理。我们设计了气态砷发生及固定床吸附反应一体化实验装置；采用湿法磁选的方法从飞灰中富集出了高铁含量的磁珠,其Fe203含量达到了50%；研究了飞灰、磁珠的脱砷特性,探索了飞灰和磁珠自身物理性质及外部烟气温度对脱砷的影响机制。所开发的吸附剂在自制的固定床吸附装置上进行气态砷的吸附实验,实验结果证实磁珠吸附脱砷能力比相应的飞灰大大增强。本文参考已有的研究,采用碱熔、酸洗与原位合成相结合的方法对飞灰进行改性,通过改性增加吸附剂的活性吸附位点,增加孔结构,并提高比表面积。所开发的吸附剂在模拟的含砷废水中进行砷的吸附实验,与原灰相比,表现出很好的吸附性能。
【关键词】：脱砷 吸附 飞灰 磁珠 改性
【学位授予单位】：华北电力大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X773
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-18
• 1.1 国内能源现状及砷污染的危害11-13
• 1.1.1 国内能源现状11-12
• 1.1.2 砷污染的危害及排放现状12-13
• 1.2 国内外砷排放的控制技术13-14
• 1.2.1 砷的存在形式及控制技术13
• 1.2.2 脱砷的方法及采用的吸附剂13-14
• 1.3 飞灰、磁珠及改性飞灰吸附砷的研究进展14-16
• 1.3.1 飞灰吸附砷的研究进展14-15
• 1.3.2 磁珠吸附砷的研究进展15
• 1.3.3 改性飞灰吸附砷的研究进展15-16
• 1.4 本文的研究内容和结构16-18
• 第2章 实验台架与样品制备18-24
• 2.1 样品采集与制备18-21
• 2.1.1 飞灰样品的采集18
• 2.1.2 磁珠样品制备18-19
• 2.1.3 改性飞灰ASOH及Fe/ASOH的制备19-21
• 2.2 实验装置21
• 2.3 实验测试仪器介绍21-23
• 2.4 本章小结23-24
• 第3章 样品的物性表证24-31
• 3.1 飞灰的物性表证24-25
• 3.1.1 飞灰原样的成分分析24
• 3.1.2 飞灰原样的未燃尽碳及比表面积分析24-25
• 3.2 磁珠的物性表证25-27
• 3.2.1 磁珠的形貌及其成分分析25-26
• 3.2.2 磁珠及原灰的XRD图谱26-27
• 3.3 ASOH及Fe/ASOH的物性表证27-30
• 3.3.1 改性所用飞灰的无机组成27
• 3.3.2 原灰及改性飞灰的XRD图谱27-28
• 3.3.3 原灰及改性飞灰的SEM图28-29
• 3.3.4 原灰及改性飞灰的N_2吸脱附等温线29
• 3.3.5 原灰及改性飞灰的BET及孔结构分析29-30
• 3.4 本章小结30-31
• 第4章 飞灰和磁珠吸附脱除烟气中砷的研究31-39
• 4.1 飞灰吸附脱砷性能31-35
• 4.1.1 四种不同的飞灰样品对砷的吸附性能31-34
• 4.1.2 温度对砷吸附的影响规律34-35
• 4.2 飞灰的物理提取产物-磁珠的吸附脱砷性能35-38
• 4.2.1 磁珠与飞灰吸附脱砷性能对比35-37
• 4.2.2 温度对磁珠吸附脱砷的影响37-38
• 4.3 本章小结38-39
• 第5章 改性飞灰液相吸附脱砷初探39-44
• 5.1 原灰与改性飞灰的吸附性能对比39-40
• 5.2 不同pH值下合成的Fe/ASOH对脱砷性能的影响40
• 5.3 吸附时间及废水中的砷浓度对CFA及Fe/ASOH的影响40-42
• 5.4 本章小结42-44
• 第6章 总结和展望44-46
• 6.1 本文的研究成果44-45
• 6.2 本文的创新点45
• 6.3 下一步工作及展望45-46
• 参考文献46-50
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果50-51
• 致谢51

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1 李辉;商博明;徐德龙;冯绍航;王建礼;;粉煤灰中磁珠的微观结构及化学组成[J];矿业研究与开发;2006年06期

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本文编号：712349