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粉煤灰是煤粉经过燃烧后形成的细粒分散状残余物,主要来源于以煤为动力燃料的火力发电厂。由于多年的积累和缺乏有效的综合治理,粉煤灰或占用大量土地而堆放,或随意排入农田和江河之中,严重影响着电力系统行业的生产和发展。其大量排放,对环境,尤其是生态环境的污染日益严重,危害着人类的健康。
目前,人们对粉煤灰的利用包括提取硅、铝,粉煤灰制砖、水泥和混凝土等,这些都是低价值的利用。其科技含量低、经济效益低。现在,利用粉煤灰合成的沸石—一种高附加值的产品,引起了人们的注意。
为了更好地开发和利用粉煤灰,本论文在研究过程中,以活性较高的流化床粉煤灰为基本原料,利用封闭式水热合成法合成沸石作了研究。通过XRD谱图分析,所选的粉煤灰原料除石英为主要结晶相外,没有莫来石结晶相,大部分为无定形相。具有很高的化学活性,在一定条件下,可以比较容易转化为沸石分子筛。
对于水热合成反应,不采用高温焙烧,直接与碱液反应,成功合成出X型分子筛,通过XRD衍射表征发现碱的添加量是影响合成分子筛结晶度的关键因素,原料中含有微量的α-石英对合成的影响较小。而在加入化学原料硅酸钠时,合成沸石的相对结晶度优于不加时的结晶度。在处理氨氮废水方面,传统的生物处理存在投资费用高、运行费用高、易受温度的影响、不适合于处理高浓度氨氮废水等缺点。而沸石作为一种很好的吸附剂,在废水处理方面有着巨大的应用前景。因此,本实验还进行了利用合成的沸石处理高浓度氨氮废水的研究。
当废水中NH<,4><+>浓度为600mg/L、在50mL废水中加入3g沸石分子筛、吸附20min时,对氨氮的脱除率即可达到65%以上,此后随着时间的增加,脱除率基本不变,在时间一定时,脱除率随着沸石的投加量的增加而提高。在废水当中同时还同时存在着各种不同的有机物,而当有机物存在时,会降低沸石分子筛对氨氮的脱除率,有机物浓度越高,氨氮的脱除率越低。
为了提高沸石分子筛对氨氮的脱除率,本实验还研究了将分子筛经过改性后去除氨氮,经过改性后,氨氮的脱除率提高了约11%。
本实验的研究不仅可解决粉煤灰堆置所引起的占用土地、污染环境等问题,而且,将合成的沸石分子筛用于废水处理中,不仅降低了处理成本,而且提高了对氨氮的脱除率。利用粉煤灰合成沸石分子筛并且用于处理高浓度氨氮废水,提高了粉煤灰的利用价值,达到了以废治废的目的,具有很高的经济和社会效益。