高紅莉 李洪濤 張硌 郭雷（河南省科學(xué)院地理研究所，河南 鄭州 450052）

粉煤灰化學(xué)組成與粘土質(zhì)相似，主要為SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO 和未燃碳，另含有少量K、P、S、Mg、Na、Ti、Mn 等化合物和Cu、Zn 等微量元素，其中SiO2、Al2O3的含量約占粉煤灰總量的50%-80%[1].美國(guó)、日本等國(guó)家把粉煤灰當(dāng)成一種重要的礦物資源，很早就已經(jīng)開始對(duì)粉煤灰進(jìn)行綜合利用，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)歐美發(fā)達(dá)國(guó)家粉煤灰的利用率已高達(dá)70%-80%，我國(guó)只有30%-40%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于歐美發(fā)達(dá)國(guó)家，而且我國(guó)粉煤灰產(chǎn)生量很大，如果不進(jìn)行綜合利用，對(duì)土壤、大氣、水體造成的危害很大。

近年來(lái)，有關(guān)改性粉煤灰絮凝劑的研究報(bào)道很多，本文對(duì)不同改性工藝及改性粉煤灰絮凝劑的廢水處理原理和處理效果進(jìn)行了對(duì)比分析，提出了目前粉煤灰絮凝劑研究存在的問題和今后的研究方向。

1 粉煤灰絮凝劑分類

1.1 原灰

粉煤灰由大小不等、形狀不規(guī)則的粒狀體組成，其粒徑在0.5-30 μm 之間，平均容重為783 kg/m3，平均密度為2.14 g/cm3；具有多孔結(jié)構(gòu)，比表面積一般為2500-5000cm2/g，因此有很強(qiáng)的吸附性能，可與吸附質(zhì)發(fā)生化學(xué)吸附和物理吸附，雖然從理論上講粉煤灰具有一定的吸附能力，但粉煤灰原灰的吸附效果不理想，因此必須通過(guò)改性來(lái)提高其吸附性能。

1.2 簡(jiǎn)單改性粉煤灰絮凝劑

包括熔融改性、酸改性、堿改性、鹽改性、表面活性劑改性等，改性后粉煤灰結(jié)構(gòu)和性能都發(fā)生相應(yīng)改變，處理廢水的效果也得到提高，具體見表1。

1.3 復(fù)合改性粉煤灰絮凝劑

上述幾種方法所得到的改性粉煤灰絮凝劑分別對(duì)不同的廢水有較好處理效果，但是不能達(dá)到處理多種廢水的目的.為了使改性粉煤灰有更廣泛的應(yīng)用，可以采用復(fù)合改性方法，進(jìn)一步提高粉煤灰對(duì)水中污染物的去除能力。具體見表2。

1.4 合成改性粉煤灰絮凝劑

除了以上幾類改性方法，還有通過(guò)分步聚合方法，通過(guò)從粉煤灰中提取有用金屬元素鋁、鐵、硅等物質(zhì)來(lái)制備新型高效絮凝劑。具體見表3。

不同改性方法對(duì)粉煤灰的改性效果不同，應(yīng)用領(lǐng)域也不同.改性后的粉煤灰，不論是對(duì)廢水的處理，還是在水溶液中的分散性均能得到理想的效果.隨著粉煤灰改性研究的不斷深入，對(duì)粉煤灰改性的技術(shù)也將不斷發(fā)展.

2 粉煤灰絮凝劑在廢水處理中的作用

當(dāng)前用粉煤灰來(lái)處理廢水的研究報(bào)道很多，采用酸溶或堿溶簡(jiǎn)單改性得到的粉煤灰絮凝劑比表面積增大，吸附能力提高，對(duì)印染廢水和造紙廢水有良好的脫色效果.在酸溶和堿溶的同時(shí)添加其他物質(zhì)制備的復(fù)合及合成改性粉煤灰絮凝劑，與簡(jiǎn)單改性粉煤灰絮凝劑相比沉降快、污泥量小、成本低，可以處理焦化廠含酚廢水、造紙、制革、印染、制藥、電鍍、含油廢水和城市污水、礦井水等，成本低廉，處理效果也很好。詳細(xì)信息將表4。

表1 簡(jiǎn)單改性粉煤灰絮凝劑種類

表2 復(fù)合改性粉煤灰絮凝劑種類

3 存在問題及展望

將粉煤灰直接用于廢水處理效果不理想，因此近年來(lái)通過(guò)將粉煤灰改性開發(fā)絮凝劑產(chǎn)品的研究越來(lái)越多，但有關(guān)粉煤灰絮凝劑基礎(chǔ)理論、安全性、環(huán)保性、經(jīng)濟(jì)性等方面的研究不多.通過(guò)改性技術(shù)將粉煤灰應(yīng)用于水處理領(lǐng)域，關(guān)鍵是要研制出附加值大、技術(shù)含量高、市場(chǎng)前景好的產(chǎn)品。今后要加強(qiáng)改性粉煤灰絮凝劑處理廢水的基礎(chǔ)理論研究，并重視廢渣處理問題，在此基礎(chǔ)上加強(qiáng)粉煤灰絮凝劑的活化和改性研究，加快研究開發(fā)實(shí)用技術(shù)與處理工藝，在我國(guó)粉煤灰的改性及其綜合利用的研究和開發(fā)任重道遠(yuǎn)。

無(wú)機(jī)絮凝劑的發(fā)展經(jīng)歷了從低分子量無(wú)機(jī)鹽絮凝劑到聚合氯化鋁（PAC）、聚氯硫酸鐵（PFCS）等無(wú)機(jī)高分子絮凝劑，以及聚硅酸鹽類絮凝劑、各種復(fù)合型無(wú)機(jī)高分子絮凝劑的過(guò)程，利用粉煤灰煤制取無(wú)機(jī)復(fù)合高分子絮凝劑是今后無(wú)機(jī)絮凝劑的發(fā)展方向之一。

表4 粉煤灰絮凝劑處理廢水效果

[1]楊慧芬，張強(qiáng).固體廢物資源化[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.

[2]付靜.粉煤灰改性及其在水處理中的應(yīng)用[J].中國(guó)環(huán)境管理，2010，13(26)：20-23.

[3]林俊雄，詹樹林，方明暉等.三種吸附劑的改性與染料吸附特性比較研究[J].浙江大學(xué)學(xué)報(bào)，2006，40(12)：23-25.

[4]Li L，Wang S，Zhu Z.Geo-polymeric adsorbents from fly ash for dye removal from aqueous solution[J].J.Colloid Interf.Sci.，2006，300：52-59.

[5]朱洪濤.改性粉煤灰對(duì)活性艷蘭染料吸附性能的研究[J].環(huán)境污染治理技術(shù)與設(shè)備，2005，6(3)：53-55.

[6]劉發(fā)現(xiàn)，金東日，王清珊等.改性粉煤灰處理印染廢水的研究[J].粉煤灰綜合利用，2006，20(6)：19-21.

[7]胡巧開，揭武.改性粉煤灰對(duì)二甲酚橙的吸附研究[J].上海化工，2006，31(9)：5-7.

[8]岳欽艷，曹先艷，高寶玉.PDMDAAC 改性粉煤灰的制備及其脫色效果研究[J].中國(guó)給水排水，2007，23(13)：106-108.

[9]郭建民.廢物研制聚硫硅酸鐵鋁新型混凝劑及應(yīng)用研究[D].昆明：昆明理工大學(xué)，2003：1.

[10]許士洪，彭長(zhǎng)琪，上官文峰.聚氯硫酸鋁鐵的制備及絮凝性能研究[J].環(huán)境化學(xué)，2005，24(2)：158-161.

[11]李曄，吳飛，胡海，等.粉煤灰制備PAFCS 絮凝劑[J].有色金屬，2002，54(4)：113-115.

[12]張愛麗，王殿宇，周集體，等.粉煤灰制備聚硅酸復(fù)合聚合硫酸鐵及性能研究[J].環(huán)境科學(xué)，2009，30(7)：2179-21841.

[13]張寶才，劉秉鉞，劉忠彬.用熱電廠廢物及硫鐵礦燒渣制備粉煤灰絮凝劑及其應(yīng)用[J].大連輕工學(xué)院學(xué)報(bào)，2004，23(4)：252-2551.

[14]蘇繼成，衣守志，賈青竹，等.粉煤灰絮凝劑的制備及應(yīng)用實(shí)驗(yàn)研究[J].天津輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，2003，18(3)：16-191.

[15]段瑛博，鄒大慶，衣守志.粉煤灰絮凝劑對(duì)高濃度含酚廢水的預(yù)處理試驗(yàn)研究[J].天津化工，2004，18(6)：50-521.

[16]夏暢斌，何湘柱，李德良.酸浸粉煤灰對(duì)焦化廠含酚廢水處理的研究[J].工業(yè)水處理，2000，20(3)：20-22.

[17]Wang S，Boyjoo Y，Choueib A.A comparative study of dye removal using fly ash treated by different methods[J].Chemosphere，2005，60：1401-1407.

[18]Zhang，B h，Wu，D y，Wang C，et al.Simultaneous removal of ammonium and phosphate by zeolite synthesized from coal fly ash as influenced by acid treatment [J].J.Environ.Sci.，2007，19(5)：540-545.

[19]唐銀.用粉煤灰制備聚硅酸氯化鋁鐵絮凝劑的研究.齊齊哈爾大學(xué)碩士學(xué)位論文，2012.

[20]孫麗麗.利用粉煤灰制備聚硅酸氯化鋁鐵.齊齊哈爾大學(xué)碩士學(xué)位論文，2011.

[21]佟志芳，鄒燕飛，李英杰.新型復(fù)合聚硅酸硫氯化鋁鐵絮凝劑的制備[J].工業(yè)水處理，2009，29(6)：51-541.

[22]佟志芳，鄒燕飛，李英杰.新型聚硅酸硫氯化鋁鐵絮凝劑的制備及應(yīng)用[J].水處理技術(shù)，2009，35(2)：39-42.

[23]蘭善紅，楊丹，范洪波等.新型粉煤灰絮凝劑的制備及其應(yīng)用研究[J].工業(yè)水處理，2011，31(1)：61-63.

[24]Janos P，Buchtova H，Ryznarov M.Sorption of dyes from aqueous solutions onto fly ash[J].Water.Res.，2003，37：4938-4944.

[25]Papandreou A，Stournaras C J，Panias D.Copper and cadmium adsorption on pellets made from fired coal fly ash [J].J.Hazard Mater.，2007，148(3)：538-547.

[26]閻存仙，周紅，李世雄.粉煤灰對(duì)染料廢水的脫色研究[J].環(huán)境污染與防治，2000，22(5)：3-5.

[27]常云海.粉煤灰對(duì)印染水的吸附處理研究[J].環(huán)境科學(xué)與管理，2010，3(7)：54-56.

[28]劉琛.用粉煤灰和高鐵酸鉀處理造紙廢水的研究［J］.粉煤灰綜合利用，2002(2).

[29]曾芳，朱洪濤，張慧敏.粉煤灰處理含銅廢水的正交試驗(yàn)[J].華北電力大學(xué)學(xué)報(bào)，2003，30(6)：94-96.

[30]張順成，郎建峰，曾武.粉煤灰陶粒在處理含鉻廢水中的應(yīng)用研究[J].河北化工，2010，33（8）40-42.

[31]王小高，馮有利.粉煤灰在廢水處理中的應(yīng)用[J].再生資源研究，2005，2：40-42.

[32]于鑫，劉心悅，程建光等.粉煤灰對(duì)礦井水中重金屬離子的吸附研究[J].煤礦環(huán)境保護(hù)，1998，12(4)：17-20.

[33]Hollman G G，Steenbruggen G，Jurkovicova M J.A twostep process for the synthesis of zeolites from coal fly ash[J].Fuel，1999，78：1225-1230.

[34]Somerset V，Petrik L，Iwuoha E.Alkaline hydrothermal conversion of fly ash precipitates into zeolites 3：The removal of mercury and leadions from wastewater [J/OL].J.Environ Manage，doi：10.1016/j.jenvman.2007.01.033.

[35]Qiu W，Zheng Y.Arsenate removal from water by an alumina modified zeolite recovered from fly ash[J/OL].J.Hazard Mater.，doi：10.1016/j.jhazmat.2007.03.038.

[36]馬艷然，樊寶生，張秋花等.粉煤灰處理含氟廢水[J].水處理技術(shù)，1993，19(6)：53-58.

[37]馬志毅，周鳳鳴，吳炳耀等.用粉煤灰處理含氟廢水的研究[J].中國(guó)環(huán)境科學(xué)，1991.11(6)：460-463.

[38]李亞峰，劉國(guó)瑞，劉仁勇.高濃度含氟含磷化工廢水處理[J].沈陽(yáng)黃金學(xué)院學(xué)報(bào)，1997.16(3)：231-236.

[39]Banerjee S S，Joshi M V.Treatment of oil spills using organic-fly ash[J].Desalination，2006，195：32-39.

[40]Banerjee S S，Joshi M V，Jayaram R V.Effect of quaternary ammonium cations on dye sorption to fly ash from aqueous media[J].J.Colloid Interf.Sci.l 2006，303：477-483.