一种混合改性粉煤灰吸附剂及其应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及重金属废水处理技术领域，尤其涉及利用固体废弃物粉煤灰制备吸附处理剂去除电镀废水中的镍离子，具有良好的处理效果，且能够达到以废治废的目的。
【背景技术】
[0002]重金属污染具有长期性、累积性、潜伏性和不可逆性等特点，危害大、治理成本高。电镀行业是一个重污染性行业，其中镀镍加工量在整个电镀行业中居第二位，在化学镀镍过程中，常会产生大量的含镍废水。镍作为一种典型的重金属，它在环境中的累积和迀移转化不但会对动物、植物的生长和发育产生危害，甚至会影响到人类的健康，《重金属污染综合防治“十二五”规划》明确规定镍作为重点重金属污染物，需严加控制排放量。《电镀污染物排放标准》(21900 -2008)中也明确规定，自2010年7月I日起，所有电镀企业废水中总镍的排放限值为0.5mg/L，在生态脆弱、环境敏感区域(如环太湖地区)，总镍的排放限值为
0.lmg/L，这就为含镍电镀废水的处理提出了更高的要求。
[0003]含镍电镀废水的吸附处理是一种简单、有效、成本较低、工艺较简单的方法，吸附方法能否成功运用的关键在于吸附材料，一种好的吸附材料需要具有吸附容量大、吸附时间段、易于获取或制备、成本低廉且能够重复利用等优点。
[0004]粉煤灰是我国主要的一种工业固体废物，其来源广泛，成本低廉，常被二次利用，其中作为吸附剂是粉煤灰很重要的一种用途，但是未经过改性粉煤灰的吸附能力一般较低。改性处理能大大提高粉煤灰的吸附性能，能有效吸附水溶液中的重金属离子。今年来已有学者在改性粉煤灰处理重金属废水领域申请了相关专利，如冯爱玲等人发明了利用改性粉煤灰循环处理重金属离子废水的方法(公布号CN 103880113 A)，罗隽等人发明了一种铜吸附粉煤灰陶粒的用途(公布号CN 103848495 A)，舒颖等人发明了一种有效处理重金属废水的改性粉煤灰的制备方法(公布号CN 103263891 A)，这些发明所述的改性粉煤灰材料虽然对重金属具有一定的处理能力，但是对于实际工业废水，特别是含镍电镀废水的处理却未见提及，而且，某些发明所述改性粉煤灰制备过程较为复杂，所用原料成本较高，其实际应用具有一定局限性。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种混合改性粉煤灰吸附剂及其应用，所述吸附剂制备简单，成本低廉，可用于去除实际电镀废水中低浓度的镍离子，去除效果较好，能满足国家相关标准。
[0006]本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:一种混合改性粉煤灰吸附剂，所述混合改性粉煤灰吸附剂通过以下方法制备得到:
(O混合:将粉煤灰、粘土、生石灰、蛭石、珍珠岩分别磨细并过100目筛，按照质量比85:5:4:3:3混合均匀，然后加水调配，得到含水混合料；含水混合料中，水的质量配比为30%~35%，； (2)制块:将含水混合料利用切刀切成片块状，片块厚度为3mm~6mm，在20°C~25°C下风干24h，得到风干的混合粉煤灰块；
(3)烧制:将风干的混合粉煤灰块在升温至800°C，升温时间为60min;然后在800°C下烧制45min，烧制结束后自然冷却降温，得到混合改性粉煤灰块；
(4)破碎:将冷却后得到的混合改性粉煤灰块利用机械研磨机磨细，过100目筛，过筛后的细微颗粒为混合改性粉煤灰吸附剂。
[0007]所述的混合改性粉煤灰吸附剂的应用为，将所述混合改性粉煤灰吸附剂应用于去除电镀废水中的镍。具体为:将混合改性粉煤灰吸附剂按照投加量为2~4g/L加入到电镀废水中，震荡30min。
[0008]本发明的有益效果在于:
(1)粉煤灰为固体废弃物，利用它为主要原料制备本发明所述的吸附剂达到了以废治废的目的；
(2)粘土、生石灰、珍珠岩、蛭石均为常见天然矿物，且来源广泛，价格便宜，有效降低了本发明所述吸附剂的原料成本；
(3)本发明所述的混合、制块、烧制、破碎步骤简单，烧制时间仅为45min，有效降低了制备过程成本；
(4)本发明所述的混合改性粉煤灰吸附剂对实际电镀废水中低浓度的镍离子具有良好的去除效果，且吸附速率快，剩余镍离子能满足《电镀污染物排放标准》(21900 -2008)中表2规定的总镍排放限值要求，并且吸附剂投放量较低，操作简单易行。
[0009](5)本发明一种利用混合改性粉煤灰吸附剂去除电镀废水中低浓度镍的方法简单易行、成本耗费低、去除效果好，具有较好的应用价值。
【附图说明】
[0010]附图1是本发明的的技术流程图；
附图2为粉煤灰混合样品(a)、混合改性粉煤灰(b)的扫描电镜图；
附图3为粉煤灰混合样品(a)、混合改性粉煤灰(b)和混合改性粉煤灰吸附镍离子后(c)的傅里叶变换红外光谱图(160(^4000^1)；
附图4为投加量为2g/L，镍离子浓度为9.16mg/L时，镍离子的去除率随时间的变化趋势；
附图5为投加量为4g/L，镍离子浓度为19.lmg/L时，镍离子的去除率随时间的变化趋势。
【具体实施方式】
[0011]本发明提供一种混合改性粉煤灰吸附剂，可用于去除实际电镀废水中低浓度的镍离子，去除效果较好，能满足国家相关标准。如图1所示，该吸附剂通过以下步骤制备得到:
(I)混合:将粉煤灰、粘土、生石灰、蛭石、珍珠岩分别磨细并过100目筛，按照质量分数为85%、5%、4%、3%、3%混合均匀，然后加水调配得到含水混合料；含水混合料中，水的质量配比为30°/『35%，其中，粉煤灰为固体废弃物，利用它为主要原料制备本发明所述的吸附剂达到了以废治废的目的；而粘土、生石灰、珍珠岩、蛭石均为常见天然矿物，且来源广泛，价格便宜，有效降低了本发明所述吸附剂的原料成本；在改性过程中，粘土起胶黏作用，生石灰、蛭石和珍珠岩用起造孔作用。
[0012](2 )制块:将含水混合料利用切刀切成片块状，片块厚度为3mm~6mm，在20°C -25°C下风干24h，得到风干的混合粉煤灰块；
(3)烧制:将风干的混合粉煤灰块在升温至800°C，升温时间为60min ;然后在800°C下烧制45min，烧制结束后自然冷却降温，得到混合改性粉煤灰块；烧制过程使得混合改性粉煤灰的粗糙度和表面积增加，并且产生了一些新的吸附官能团；粉煤灰混合样品(a)、混合改性粉煤灰(b)的扫描电镜图如附图2所示，由图可知，在500倍下观察粉煤灰混合物，其中的微颗粒粒径大小不一，呈球状的粉煤灰颗粒及其他大颗粒形状规则，表面平滑，烧制后粉煤灰颗粒和大颗粒表面略显粗糙，而且细碎颗粒增多，在1000倍下观察烧制后的粉煤灰颗粒，发现其表面发生破碎，内部有较多粗糙而细小颗粒，其他大颗粒表面也有塌陷痕迹，显得较为粗糙，而这种情况在烧制之前的样品中基本未观察到，放大2000倍后，烧制后的样品中大颗粒表面的破碎、凹凸和粗糙感尤为明显，这都说明经过高温烧制以后，混合样品的表面积明显增加；粉煤灰混合样品(a)、混合改性粉煤灰(b)和混合改性粉煤灰吸附镍离子后(c)的傅里叶变换红外光谱图(160(^