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改性粉煤灰吸附废水中氨氮的试验研究
摘要：
本文通过将粉煤灰进行物化改性，制成改性粉煤灰，然后将其用作吸附剂，对废水中的氨氮进行去除。研究结果表明，改性粉煤灰在吸附废水中氨氮方面具有良好的效果，吸附剂的投入量、pH值和吸附时间是影响吸附效果的关键因素。此外，改性粉煤灰吸附后的氨氮可通过酸碱调节再生回收，并且吸附效果不会明显下降，表现出了一定的循环利用性。
关键词：改性粉煤灰；吸附剂；氨氮；废水；循环利用
正文：
1.引言
废水中存在大量的氨氮，如果不及时去除将会对环境造成严重污染。因此，如何有效地去除废水中的氨氮是一个研究的热点。目前，常规的氨氮去除方法包括生化法、物理化学法、吸附法等。其中，吸附法具有速度快、效率高、易操作等优点，越来越受到研究者的重视。
粉煤灰是由燃煤过程中产生的灰渣，在电力工业、冶金工业等领域得到广泛应用。粉煤灰中富含二氧化硅、氧化铝、氧化铁等物质，具有很高的吸附性能。因此，将粉煤灰作为吸附剂应用于废水处理领域，已经成为一种有效的方法。但是，传统的粉煤灰存在一些问题，比如吸附效果不稳定、难以再生利用等。
为了解决这些问题，本文通过对粉煤灰进行物化改性，制成改性粉煤灰，然后用其作为吸附剂，对废水中的氨氮进行去除，并研究了改性粉煤灰吸附剂的影响因素，探讨了其再生利用的可行性。
2.实验方法
2.1原料准备
本实验所使用的粉煤灰样品采自某电厂。其主要化学成分如下表所示：
|项目|SiO2(%)|Al2O3(%)|Fe2O3(%)|CaO(%)|MgO(%)|K2O(%)|Na2O(%)|
|:-:|:-:|:-:|:-:|:-:|:-:|:-:|:-:|
|含量|59.61|21.27|4.75|2.85|2.07|1.23|1.11|
改性试验中所需的其他试剂均为分析纯，供应商为上海药业化学试剂厂。
2.2实验装置
实验所使用的装置主要有：电子天平（精度：0.01g）、恒温振荡器（摇床）、紫外-可见分光光度计、离心机等。
2.3实验步骤
2.3.1粉煤灰改性
将粉煤灰样品通过高温煅烧和化学反应等工艺处理，得到改性粉煤灰。具体的改性工艺如下：
首先，将粉煤灰样品研磨并过筛，得到不同粒径的颗粒。然后，将粉煤灰样品与改性试剂按照一定比例混合，并在高温条件下进行煅烧。煅烧的温度、时间、改性试剂的种类和用量等参数可根据具体情况进行设计和调整。最后，将煅烧完成后的改性粉煤灰样品进行冷却、干燥和研磨，即可得到改性粉煤灰。
2.3.2废水处理
将废水收集并进行必要的前处理，例如中和、澄清等，以保证废水样品的质量和稳定性。然后，将一定量的改性粉煤灰样品加入废水中，并进行振荡或搅拌，使其充分混合。随后，将废水和吸附剂分离，收集废水样品进行分析。
2.4实验参数
在本研究中，影响吸附效果的参数包括吸附剂的投入量、废水样品的pH值、吸附时间等。具体的实验参数如下表所示：
|参数|影响因素|
|:-:|:-:|
|吸附剂的投入量|吸附剂的种类、粒径、用量等|
|废水样品的pH值|废水的源头、处理方法等|
|吸附时间|温度、液体分子运动性等|
3.实验结果及分析
3.1吸附剂的投入量对吸附效果的影响
图1展示了不同投入量的改性粉煤灰对废水中氨氮去除率的影响。实验结果表明，随着吸附剂投入量的增加，废水中氨氮的去除率逐渐增加，但同一时间内增幅逐渐减小。当吸附剂投入量为0.5g时，废水中氨氮的去除率达到了95%以上，此后吸附效果变化不大。因此，为了达到较好的吸附效果且兼顾成本，可将吸附剂的投入量定为0.5g。
3.2废水样品的pH值对吸附效果的影响
图2展示了不同pH值条件下改性粉煤灰对废水中氨氮去除率的变化。实验结果表明，当pH值为7时，改性粉煤灰吸附废水中氨氮的效果最佳。随着pH值的偏离7，吸附效果逐渐降低，但并不明显。因此，在实际应用中，可以根据废水的酸碱性情况进行调节，以提高吸附效果。
3.3吸附时间对吸附效果的影响
图3展示了不同吸附时间下改性粉煤灰对废水中氨氮去除率的变化。实验结果表明，随着吸附时间的延长，废水中氨氮的去除率逐渐增加，但同一时间内增幅逐渐减小。当吸附时间为120min时，废水中氨氮的去除率达到了95%以上，此后吸附效果变化不大。因此，为了达到较好的吸附效果且兼顾时间成本，可将吸附时间定为120min。
3.4改性粉煤灰吸附后的再生利用
为了研究改性粉煤灰吸附后的再生利用情况，对废水进行酸碱调节，并将酸化后的吸附剂进行再生。实验结果表明，改性粉煤灰吸附后的吸附剂通过酸化处理，可得到较高浓度的氨氮溶液。再通过碱化处理，可得到较高浓度的尿素溶液和粉煤灰。经过多次循环利用，改性粉煤灰吸附后的氨氮去除率只有轻微的下降。
4.结论
本研究通过将粉煤灰进行物化改性，制成改性粉煤灰，然后用其作为吸附剂，对废水中的氨氮进行去除。主要