一种改性粉煤灰的制备方法及除COD的应用技术

本发明专利技术涉及粉煤灰改性及污水处理技术领域，特别是涉及一种改性粉煤灰的制备方法及该改性粉煤灰在Fenton体系中去除COD的应用。利用硫酸对粉煤灰进行湿法改性，具体步骤为：将稀硫酸与粉煤灰混合，然后置于恒温水浴中，冷却至室温后，倒掉上清液，洗至中性后过滤，放入烘箱中烘干，再置于马弗炉中焙烧，经过研磨过筛后得到改性粉煤灰。该制备方法，工艺简单，疏水性强，可增加混凝及絮凝效果。将制备的改性粉煤灰应用于Fenton体系时，能够有效的增加羟基自由基

【技术实现步骤摘要】
一种改性粉煤灰的制备方法及除COD的应用


[0001]本专利技术涉及粉煤灰改性及水处理
，特别是涉及一种改性粉煤灰的制备方法及应用。

技术介绍

[0002]我国电力能源以煤炭为主，燃烧1吨原煤会产生250～300kg的粉煤灰，大量的堆放不仅会造成环境的污染，还会危害人类健康。粉煤灰的主要成分是二氧化硅、氧化铝、氧化铁和氧化钙等金属氧化物，将粉煤灰进行合理的资源化利用，不仅能够有效地解决环境问题，还能创造更多的经济价值。
[0003]利用酸对粉煤灰进行改性，能够使粉煤灰中的铝、铁和钙等成分浸出，同时溶解粉煤灰表面孔隙中的杂质，增大粉煤灰的比表面积和孔隙率，有利于物理吸附。在酸改性的过程中，会形成AlCl3、H2SiO3以及Al2(SO4)3等盐，容易形成络合物，达到混凝及絮凝的作用。酸改性使粉煤灰结构与性质均发生改变，增强其在非均相Fenton体系下降解COD的催化氧化能力。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于通过利用酸对粉煤灰进行改性，得到一种结构性能良好的改性粉煤灰，用作非均相Fenton法的新型催化材料，最终实现难降解废水中COD的有效降解。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0006]一种改性粉煤灰的制备方法，具体步骤如下：
[0007]步骤一：将硫酸与粉煤灰混合，置于50℃恒温水浴中，持续搅拌2h，待静置冷却至室温后，将上清液倒掉；
[0008]步骤二：用蒸馏水反复冲洗，直至溶液pH为中性；
[0009]步骤三：利用抽滤系统抽滤，将滤出的固体放入105℃的烘箱中烘干；
[0010]步骤四：将烘干后的固体置于550℃的马弗炉中焙烧，冷却至室温；
[0011]步骤五：将焙烧后的粉煤灰进行研磨后过筛，即得改性粉煤灰。
[0012]上述的一种改性粉煤灰的制备方法，步骤一中所述的硫酸浓度为2mol/L。
[0013]上述的一种改性粉煤灰的制备方法，步骤一中的硫酸与粉煤灰的液固比为3:1。
[0014]上述的一种改性粉煤灰的制备方法，步骤三中的烘干时间为24h。
[0015]上述的一种改性粉煤灰的制备方法，步骤四中的焙烧时间为2h。
[0016]上述的一种改性粉煤灰的制备方法，步骤五中的过筛粒径为800目。
[0017]本专利技术还公开了一种利用上述改性粉煤灰在Fenton体系中去除COD的应用，包括以下步骤：在废水中加入FeSO4·
7H2O搅拌至完全溶解后，再加入质量分数为30％的H2O2，加入改性粉煤灰，然后搅拌均匀，曝气1h后，即可絮凝废水，去除COD。
[0018]优选的，所述的废水中COD浓度为500mg/L～700mg/L。
[0019]优选的，所述的废水与FeSO4·
7H2O、30％H2O2和改性粉煤灰的质量比为500：1：2：
5-500：1：2：10。
[0020]本专利技术与现有技术相比具有以下优点：
[0021]1、本专利技术的改性粉煤灰的制备方法工艺简单，制备成本低，过筛后的改性粉煤灰粒径范围在800目以上，疏水性强，与聚合物的相容性好，在水相中的分散性提高，可增加混凝及絮凝效果。
[0022]2、本专利技术中的改性粉煤灰应用于Fenton体系时，能够有效的增加羟基自由基
·
OH的数量，从而增强Fenton体系对废水中COD的降解作用，同时减少Fenton试剂的使用量，降低废水处理成本，适用于工业生产，符合国家节能减排的要求，具有良好的市场应用前景。
具体实施方式
[0023]下面通过具体的实施方式具体说明本专利技术中的技术，本专利技术中所述实施例仅可帮助理解本专利技术，不应视为对本专利技术的限制。
[0024]实施例：
[0025]本实施例中采用以下方法制备改性粉煤灰，具体步骤如下：称取120g浓度为2mol/L的硫酸与30g的粉煤灰于500mL烧杯中混合均匀，置于50℃恒温水浴持续搅拌2h，待静置冷却至室温后，将上清液倒掉，加入蒸馏水反复冲洗，直至溶液pH为中性，利用抽滤系统过滤，将滤出的固体放入105℃的烘箱中24h，然后再置于550℃的马弗炉中焙烧2h，冷却至室温。最后将焙烧后的改性粉煤灰进行研磨，用孔径800目的筛子过筛，即得改性粉煤灰。
[0026]一种利用上述制备的改性粉煤灰在Fenton体系中去除COD的应用方法，具体步骤如下：在废水中加入FeSO4·
7H2O搅拌至完全溶解后，再加入质量分数为30％的H2O2，加入改性粉煤灰，然后搅拌均匀，曝气1h后，即可絮凝废水，去除COD。其中，废水中COD浓度为500mg/L～700mg/L。所述的废水与FeSO4·
7H2O、30％H2O2和改性粉煤灰的质量比为500：1：2：5-500：1：2：10。
[0027]实验例：
[0028]取九个500ml烧杯，分别量取250mL废水，废水COD为583mg/L。
[0029]实验组一：取其中六个500mL烧杯，均加入0.5g的FeSO4·
7H2O搅拌至完全溶解后，再加入1mL的30％H2O2，再分别加入0g、1.25g、2.5g、3.75g、5g和6.25g改性粉煤灰，然后搅拌均匀，曝气1h后，絮凝废水。
[0030]实验组二：取其中三个500mL烧杯，分别加入2.5g、3.75g和5g改性粉煤灰，然后搅拌均匀，曝气1h后，絮凝废水。
[0031]实验结果如下：
[0032][0033]由表可知：
[0034]通过组别1-6的实验结果，单纯的使用Fenton法处理废水，不添加改性粉煤灰，COD去除率为24.4％，对于加入改性粉煤灰，投加量在2.5-5g为去除率最佳，均能对废水中COD达到50％的去除率。
[0035]通过组别7-9的实验结果，仅加入改性粉煤灰对废水中COD的去除率很低；
[0036]通过组别1的去除率加上组别7的去除率为38.1％，低于组别3的去除率50.2％，差值为12.1％；同上，通过组别1加上组别8、组别9的去除率，均分别低于组别4和组别5的去除率，差值为20.8％和15.6％。由此可得，组别1的去除率分别加上组别7、8、9的去除率的总和均显著低于组别3、4、5的单个去除率，并且差值达12.1％-20.8％，由此可知，改性粉煤灰对Fenton体系对COD的去除有显著的协同作用，并非简单的效果叠加。
[0037]因此，本专利技术制备的改性粉煤灰能够增强非均相Fenton体系对COD的氧化能力，有效地去除废水中的COD，符合国家节能减排的要求，满足市场需求，具有良好的工业应用前景。
[0038]以上所述，仅是本专利技术的较佳实施例而已，并非对本专利技术作任何形式上的限制，任何未脱离本专利技术技术方案内容，依据本专利技术的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本专利技术技术方案的范围内。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改性粉煤灰的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：步骤一：将硫酸与粉煤灰混合，置于50℃恒温水浴中，持续搅拌2h，待静置冷却至室温后，将上清液倒掉；步骤二：用蒸馏水反复冲洗，直至溶液pH为中性；步骤三：利用抽滤系统抽滤，将滤出的固体放入105℃的烘箱中烘干；步骤四：将烘干后的固体置于550℃的马弗炉中焙烧，冷却至室温；步骤五：将焙烧后的粉煤灰进行研磨后过筛，即得改性粉煤灰。2.根据权利要求1所述的一种改性粉煤灰的制备方法，其特征在于，步骤一中所述的硫酸浓度为2mol/L。3.根据权利要求1所述的一种改性粉煤灰的制备方法，其特征在于，步骤一中的硫酸与粉煤灰的液固比为3:1。4.根据权利要求1所述的一种改性粉煤灰的制备方法，其特征在于，步骤三中的烘干时间为24h。5.根据权利要求1所述的一种改性粉煤灰的制备方法，其特征在于，步骤四中的焙烧...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹旭，涂刚，杨昌力，孙秋双，魏晓晴，夏君，
申请(专利权)人：贵州中车绿色环保有限公司，
类型：发明
国别省市：