CN109592776A - 一种基于焚烧飞灰的废水修复剂的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于焚烧飞灰的废水修复剂的制备方法，包括：(1)分别称取焚烧飞灰、凝灰岩粉末和氢氧化钠，混匀，加热活化，得到活化飞灰粉末；(2)分别称取铁尾矿和废铁渣，混匀，研磨，过筛，得到铁基粉末；(3)分别称取活化飞灰粉末、铁基粉末和过二硫酸钠，混匀，研磨，得到废水修复剂。将焚烧飞灰的固化技术和通过氧化还原作用去除污染物的技术结合，二者相互补充、相互协同实现了对pH 3～12水体中的六价铬、五价砷、二价镉和苯并(α)芘的同步、高效去除，去除率高达98％；将污染物固化在修复剂颗粒内部，避免污染物浸出；为焚烧飞灰的无害化处置及资源化利用提供了新的应用方向；修复剂的制备方法简单，原材料价廉。

Description

一种基于焚烧飞灰的废水修复剂的制备方法
技术领域
本发明涉及工业废水修复剂的制备方法，尤其涉及一种基于焚烧飞灰的废水修复剂的制备方法。
背景技术
工业废水中含有多种无机重金属污染物(如六价铬、五价砷、二价镉)和有机污染物(如苯并(α)芘)，单一吸附剂较难实现对两类污染物的同时去除，即使在吸附剂中添加能够通过碱活化氧化降解有机污染物的过硫酸盐，但是二者同时去除的效果并不理想，去除率往往较低。另外，使用后的吸附材料基本属于危险固体废弃物范畴，在固液分离、运输、存储、处置过程中容易产生二次污染，处置成本很高，若长期堆存，不及时处理，受外界环境的影响，污染物还会从吸附剂中浸出，这成为传统吸附剂难以推广应用的一大限制。
随着城市垃圾产生量与日俱增，对生活垃圾进行焚烧处理是无害化、减量化和资源化的有效处理方式，生活垃圾焚烧后在烟气净化系统、烟道及烟囱底部捕、收集的飞灰颗粒即焚烧飞灰，内含二噁英及重金属等有害物，亦属于危险固体废物，所以垃圾焚烧飞灰不得在产生地长期储存，不得进行简易处置，不得随意排放，因此需要对焚烧飞灰进行必要的稳定固化处理。焚烧飞灰是含水率很低的细小尘粒，粒径大小不均，比表面积较大，孔隙率较高，经稳定固化处理的焚烧飞灰若只是将其填埋，不免造成资源浪费。
发明内容
发明目的：针对以上问题，本发明提出一种能够高效、同步去除水体中无机重金属污染物与有机污染物的废水修复剂的制备方法，污染物固化在废水修复剂颗粒内部，不易浸出。
技术方案：本发明所述的基于焚烧飞灰的废水修复剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)分别称取焚烧飞灰、凝灰岩粉末和氢氧化钠，混匀，加热活化，得到活化飞灰粉末；
(2)分别称取铁尾矿和废铁渣，混匀，研磨，过筛，得到铁基粉末；
(3)分别称取活化飞灰粉末、铁基粉末和过二硫酸钠，混匀，研磨，得到废水修复剂。
其中，所述步骤(1)中焚烧飞灰、凝灰岩粉末和氢氧化钠的质量比为10:2～10:1～2，混匀后的物料在300～900℃下活化2～8h。
所述步骤(2)中铁尾矿和废铁渣的质量比为1～4:1，混匀后的物料研磨1～4h，研磨后过100～400目筛。
所述步骤(3)中活化飞灰粉末、铁基粉末和过二硫酸钠的质量比为10:1～3:1～3，混匀后的物料研磨1～5h。
工作原理：通常工业废水的pH范围较宽，本发明制备的废水修复剂可以用于不同的酸碱环境。在酸性环境下：修复剂中铁基粉末快速溶解并释放二价铁离子和三价铁离子，二价铁离子促进过二硫酸钠分解，生成三价铁离子、硫酸根自由基及硫酸根
部分硫酸根自由基与水反应，生成氢氧根自由基和硫酸根硫酸根自由基和氢氧根自由基可以快速将废水中的有机污染物苯并(α)芘进行氧化分解；六价铬离子、五价砷离子均与二价铁离子发生氧化还原反应，生成三价铬离子、三价砷离子和三价铁离子。三价铁离子与零价铁反应，生成二价铁离子，从而重复参与上述过程。三价铬离子、三价砷离子和二价镉离子首先通过静电吸附作用被吸附到修复剂上，随着时间的推移，三价铬离子、三价砷离子和二价镉离子在离子交换作用、毛细管作用以及价态平衡作用下，沿着铁离子释放通道向修复剂颗粒的内部迁移。虽然工业废水呈酸性，但当将修复剂加入废水中时，一方面，焚烧飞灰中含有大量碳酸钙，对酸性环境的废水具有很好的缓冲能力，另一方面，废水修复剂中还含有氢氧化钠，在颗粒微环境下，强碱性环境仍然占有主导地位。焚烧飞灰本身也含有重金属等无机污染物以及二噁英等有机污染物，在强碱性环境占据主导地位的修复剂颗粒微环境下，无机污染物浸出率较低，有机污染物即使浸出到水中，也会被硫酸根自由基和氢氧根自由基快速氧化分解。焚烧飞灰中的钙与凝灰岩中硅铝盐在水化作用及地质聚合作用下，生成新的胶凝固化体，从而使得飞灰中原有的污染物、以及从工业废水中吸附的污染物固化在修复剂颗粒的内部。
在中性及碱性环境下：修复剂中的过二硫酸钠溶解，并与铁基粉末接触，发生分解，生成三价铁离子、硫酸根自由基及硫酸根，硫酸根自由基与水或氢氧根反应，生成氢氧根自由基，硫酸根自由基和氢氧根自由基可以快速将有机污染物氧化分解；部分三价铁离子被零价铁还原成二价铁离子，部分迁移至修复剂表面，将六价铬离子和五价砷离子吸附到修复剂颗粒表面，缩短二价铁离子迁移距离，促进六价铬离子和五价砷离子还原降价，生成三价铬离子和三价砷离子，三价铬离子、三价砷离子和二价镉离子的吸附、迁移、固化机理与在酸性环境下相同。此外，在碱性环境下，修复剂中的水化反应和地质聚合反应会进行的更快，从而诱发更多三价铬离子、三价砷离子和二价镉离子向修复剂颗粒内部迁移，并固化。
有益效果：与现有技术相比，本发明的显著优点是：(1)将焚烧飞灰的固化技术和通过氧化还原作用去除污染物的技术结合，二者相互补充、相互协同实现了对pH 3～12水体中的六价铬、五价砷、二价镉和苯并(α)芘的同步、高效去除，去除率高达98％；(2)将污染物固化在修复剂颗粒内部，避免污染物浸出、对环境造成二次污染；(3)用焚烧飞灰作为修复剂的主体，为城市生活垃圾焚烧飞灰的无害化处置及资源化利用提供了新的应用方向；(4)修复剂的制备方法简单，所用原材料价廉。
附图说明
图1是本发明的制备和应用流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1
焚烧飞灰、凝灰岩粉末和氢氧化钠质量比对去除水体中六价铬、五价砷、二价镉和苯并(α)芘的影响：
如图1所示，为废水修复剂的制备过程，具体为：按焚烧飞灰、凝灰岩粉末、氢氧化钠质量比为10:0.5:0.1、10:1:0.25、10:1.5:0.5、10:1.5:1、10:2:1、10:4:1、10:4:1.5、10:4:2、10:6:1、10:6:1.5、10:6:2、10:8:1、10:8:1.5、10:8:2、10:10:2、10:10:2.5、10:10:3、10:11:3、10:12:3，分别称取相应质量的焚烧飞灰、凝灰岩粉末和氢氧化钠，混合均匀，然后在300℃下活化2小时，得到活化飞灰粉末；按铁尾矿和废铁渣的质量比为4:1，分别称取铁尾矿和废铁渣，混合均匀，高速研磨1小时，过100目筛，得到铁基粉末；按活化飞灰粉末、铁基粉末、过二硫酸钠质量比为10:1:1，分别称取活化飞灰粉末、铁基粉末、过二硫酸钠，混合均匀，高速球磨1小时，得到废水修复剂。其中，废铁渣指冶炼厂的钢渣铁渣的总称。
污染水体处理：按废水修复剂与含污染物水体的固/液比为1g：1L，将废水修复剂投入到初始pH为3且含有10mg/L二价镉、10mg/L六价铬、10mg/L五价砷和10mg/L苯并(α)芘的水体中，120rpm转速下搅拌30min。
测定水体中污染物的浓度，其中二价镉、六价铬的浓度按《水质32种元素的测定电感耦合等离子体发射光谱法》(HJ 776-2015)测定，五价砷的浓度按《水质汞、砷、硒、铋和锑的测定原子荧光法》(HJ 694-2014)测定，苯并(α)芘的浓度按《水质苯并(α)芘的测定乙酰化滤纸层析荧光分光光度法》(GB 11895-89)测定，测试结果见表1。
表1焚烧飞灰、凝灰岩粉末、氢氧化钠质量比对去除水体中六价铬、五价砷、二价镉、苯并(α)芘的影响
由表1可看出，当焚烧飞灰、凝灰岩粉末和氢氧化钠的质量比为10:2～10:1～2时，六价铬、五价砷、二价镉和苯并(α)芘的去除率均大于92％，且当焚烧飞灰、凝灰岩粉末、氢氧化钠质量比为10:8:2时，六价铬、五价砷、二价镉的去除率达到最大值，分别为94.43％、95.52％、94.16％。当焚烧飞灰、凝灰岩粉末、氢氧化钠质量比低于10:2:1时(如表1中，焚烧飞灰、凝灰岩粉末、氢氧化钠质量比＝10:1.5:1、10:1.5:0.5、10:1:0.25、10:0.5:0.1以及表1中未列举的更低比值)，由于离子交换作用、毛细管作用及价态平衡作用变弱，大量三价铬、三价砷、镉离子没有及时沿着铁离子释放通道向修复剂颗粒内部迁移。三价铬、三价砷离子被硫酸根自由基被重新氧化成高价态的六价铬离子及五价砷离子。同时，由于碱激发作用变弱，不定型硅铝酸盐含量变低，固化体形成时间变长，从而导致部分已迁移离子被再释放到液态环境中。综合上述原因，最终导致六价铬、五价砷、二价镉离子的去除率均低于85％，最终难以实现修复剂对六价铬、五价砷、二价镉、苯并(α)芘同时高效去除。当焚烧飞灰、凝灰岩粉末、氢氧化钠质量比为10:6:2时，苯并(α)芘的去除率达到最大值，为96.63％。当焚烧飞灰、凝灰岩粉末、氢氧化钠质量比高于10:10:2时(如表1中，焚烧飞灰、凝灰岩粉末、氢氧化钠质量比＝10:10:2.5、10:10:3、10:11:3、10:12:3以及表1中未列举的更高比值时)，由于离子交换作用、毛细管作用及价态平衡作用已达到饱和期，因此凝灰岩粉末与氢氧化钠质量进一步增加并没有进一步提高三价铬、三价砷、镉离子修复剂粒子内部迁移量，从而也就无法进一步提高六价铬、五价砷、二价镉、苯并(α)芘的去除率。因此，结合效益与成本，适宜将焚烧飞灰、凝灰岩粉末和氢氧化钠的质量比控制在10:2～10:1～2，确保修复剂对水体中六价铬、五价砷、二价镉、苯并(α)芘的高效去除。
实施例2
活化飞灰粉末活化温度对去除水体中六价铬、五价砷、二价镉和苯并(α)芘的影响：
按焚烧飞灰、凝灰岩粉末、氢氧化钠质量比为10:6:2，分别称取相应质量的焚烧飞灰、凝灰岩粉末和氢氧化钠，混合均匀，然后分别在100℃、150℃、200℃、250℃、280℃、300℃、400℃、500℃、600℃、700℃、800℃、900℃、920℃、950℃、1000℃条件下活化5小时，得到活化飞灰粉末；按铁尾矿和废铁渣的质量比为3:1，分别称取铁尾矿和废铁渣，混合均匀，高速研磨2.5小时，过200目筛，得到铁基粉末；按活化飞灰粉末、铁基粉末、过二硫酸钠质量比为10:2:2，分别称取活化飞灰粉末、铁基粉末、过二硫酸钠，混合均匀，高速球磨3小时，得到废水修复剂。
污染水体处理同实施例1，与实施例1不同的是：水体pH为6。测定水体中污染物的浓度，测试结果见表2。
表2活化飞灰粉末活化温度对去除水体中六价铬、五价砷、二价镉和苯并(α)芘的影响
由表2可看出，当活化飞灰粉末活化温度为300～900℃时，六价铬、五价砷、二价镉和苯并(α)芘的去除率均大于94％，且当活化飞灰粉末活化温度为700℃时，六价铬、五价砷、二价镉和苯并(α)芘的去除率均达到最大值，分别为97.78％、96.83％、97.92％、98.24％。当活化飞灰粉末活化温度低于300℃时(如表2中，焚烧飞灰、凝灰岩粉末、氢氧化钠质量比＝280℃、250℃、200℃、150℃、100℃以及表2中未列举的更低比值)，由于飞灰粉末活化不充分，离子交换作用、毛细管作用及价态平衡作用不显著，三价铬、三价砷、镉离子的吸附量与颗粒内部迁移量均变少。富集于液体中的三价铬、三价砷离子被硫酸根自由基被重新氧化成高价态的六价铬离子及五价砷离子。同时由于生活垃圾焚烧飞灰与凝灰岩碱基发不充分，生活垃圾焚烧飞灰与凝灰岩中不定型的硅铝酸盐溶解量变少，从而导致固化体结构形成时间延长，地质聚合及水化反应作用变弱，导致部分已迁移离子被再释放到液态环境中。综合上述原因，最终导致六价铬、五价砷、二价镉离子的去除率均低于82％，最终难以实现修复剂对六价铬、五价砷、二价镉、苯并(α)芘同时高效去除。当活化飞灰粉末活化温度高于900℃时(如表2中，焚烧飞灰、凝灰岩粉末、氢氧化钠质量比＝920℃、950℃、1000℃以及表2中未列举的更低比值)，由于高温下氢氧化钠碱熔过度，使得焚烧飞灰及凝灰岩中的不定型硅铝酸盐过早溶解、组合，形成新的低活性矿物成分，从而使得修复剂的离子交换量和后期固化作用均显著减弱，最终导致六价铬、五价砷、二价镉离子的去除率均低于87％，最终难以实现修复剂对六价铬、五价砷、二价镉、苯并(α)芘同时高效去除。因此，结合效益与成本，适宜将活化飞灰粉末活化温度控制在300～900℃，确保修复剂对水体中六价铬、五价砷、二价镉、苯并(α)芘的高效去除。
实施例3
铁尾矿和废铁渣的质量比对去除水体中六价铬、五价砷、二价镉和苯并(α)芘的影响：
按焚烧飞灰、凝灰岩粉末、氢氧化钠质量比为10:6:2，分别称取相应质量的焚烧飞灰、凝灰岩粉末和氢氧化钠，混合均匀，然后在700℃条件下活化8小时，得到活化飞灰粉末；按铁尾矿和废铁渣的质量比为5:1、4.5:1、4.2:1、4:1、3.5:1、3:1、2.5:1、2:1、1.5:1、1:1、0.8:1、0.5:1、0.2:1，分别称取铁尾矿和废铁渣，混合均匀，高速研磨4小时，过300目筛，得到铁基粉末；按活化飞灰粉末、铁基粉末、过二硫酸钠质量比为10:3:3，分别称取活化飞灰粉末、铁基粉末、过二硫酸钠，混合均匀，高速球磨5小时，得到废水修复剂。
污染水体处理同实施例1，与实施例1不同的是：水体pH为9。测定水体中污染物的浓度，测试结果见表3。
表3铁尾矿和废铁渣的质量比对去除水体中六价铬、五价砷、二价镉和苯并(α)芘的影响
由表3可看出，铁尾矿和废铁渣的质量比为1～4:1时，六价铬、五价砷、二价镉和苯并(α)芘的去除率均大于95％，且当铁尾矿和废铁渣的质量比为2:1时，六价铬、五价砷、二价镉的去除率达到最大值，分别为98.64％、98.13％、97.99％。当铁尾矿和废铁渣的质量比低于1:1时(如表3中，铁尾矿和废铁渣的质量比＝0.8:1、0.5:1、0.2:1以及表3中未列举的更低比值)，由于铁基粉末中二价铁离子及三价铁离子的减少，使得修复剂在水环境下释放的二价铁离子及三价铁离子减少。这不仅降低了六价铬及五价砷离子的还原效率，也对过二硫酸钠的分解产生影响，降低了硫酸根自由基的产量，从而影响到对苯并(α)芘的去除。同时由于铁离子释放速率变慢，使得铁离子释放通道发育不完善，三价铬、三价砷及镉离子通过铁离子释放通道迁移到修复剂颗粒内部的量必将减少，从而导致大量吸附在颗粒表面的三价铬、三价砷及镉离子在扰动下重新解吸到水环境中，最终导致六价铬、五价砷、二价镉离子、苯并(α)芘的去除率均低于83％，最终难以实现修复剂对六价铬、五价砷、二价镉、苯并(α)芘同时高效去除。当铁尾矿和废铁渣的质量比为2.5:1时，苯并(α)芘的去除率达到最大值，为99.02％。铁尾矿和废铁渣的质量比高于4:1时(如表3中，铁尾矿和废铁渣的质量比＝4.2:1、4.5:1、5:1以及表3中未列举的更高比值)，由于短时间内大量二价铁离子及三价铁离子从修复剂中溶解并释放到水体环境中。三价铁离子与零价铁反应，生成二价铁铁离子，造成溶液中二价铁离子堆积，从而导致过二硫酸钠过量分解，抑制了六价铬及五价砷的还原过程。同时，二价铁离子与三价铁离子的大量释放以及零价铁的大量溶解，导致铁离子释放通道发育过度发达，大孔与介孔容积量提升，离子交换及吸附性能下降，导致六价铬、五价砷、二价镉离子的去除率均低于86％，最终难以实现修复剂对六价铬、五价砷、二价镉、苯并(α)芘同时高效去除。因此，结合效益与成本，适宜将铁尾矿和废铁渣的质量比控制在1～4:1，确保修复剂对水体中六价铬、五价砷、二价镉、苯并(α)芘的高效去除。
实施例4
活化飞灰粉末、铁基粉末、过二硫酸钠质量比对去除水体中六价铬、五价砷、二价镉和苯并(α)芘的影响：
按焚烧飞灰、凝灰岩粉末、氢氧化钠质量比为10:6:2，分别称取相应质量的焚烧飞灰、凝灰岩粉末和氢氧化钠，混合均匀，然后在700℃条件下活化8小时，得到活化飞灰粉末；按铁尾矿和废铁渣的质量比为2.5:1分别称取铁尾矿和废铁渣，混合均匀，高速研磨4小时，过400目筛，得到铁基粉末；按活化飞灰粉末、铁基粉末、过二硫酸钠质量比为10:0.1:0.1、10:0.2:0.2、10:0.5:0.5、10:0.8:0.8、10:1:1、10:2:1、10:3:1、10:1:2、10:2:2、10:3:2、10:1:3、10:2:3、10:3:3、10:1.5:1.5、10:2.5:2.5、10:3.2:3.2、10:3.5:3.5、10:4:4，分别称取活化飞灰粉末、铁基粉末、过二硫酸钠，混合均匀，高速球磨5小时，得到废水修复剂。
污染水体处理同实施例1，与实施例1不同的是：水体pH为12。测定水体中污染物的浓度，测试结果见表4。
表4活化飞灰粉末、铁基粉末、过二硫酸钠质量比对去除水体中六价铬、五价砷、二价镉和苯并(α)芘的影响
由表4可看出，当活化飞灰粉末、铁基粉末、过二硫酸钠质量比为10:1～3:1～3时，六价铬、五价砷、二价镉和苯并(α)芘的去除率均大于97％，且当活化飞灰粉末、铁基粉末、过二硫酸钠质量比为10:3:2时，六价铬、五价砷、二价镉的去除率达到最大值，分别为99.16％、98.69％、99.04％。当活化飞灰粉末、铁基粉末、过二硫酸钠质量比低于10:1:1时(如表4中，活化飞灰粉末、铁基粉末、过二硫酸钠质量比＝10:0.8:0.8、10:0.5:0.5、10:0.2:0.2、10:0.1:0.1以及表4中未列举的更低比值)，由于修复剂中铁基粉末与过二硫酸钠质量的减少，二价铁离子释放量及过二硫酸钠分解量均会显著降低，六价铬、五价砷的还原以及苯并(α)芘的氧化分解都会受到显著影响。同时铁基粉末减少，亦会导致铁离子释放通道发育不足，三价铬、三价砷及镉离子向颗粒中迁移阻力增加，迁移量减少，从而最终导致六价铬、五价砷、二价镉和苯并(α)芘的去除率均低于82％。当活化飞灰粉末、铁基粉末、过二硫酸钠质量比为10:2:3时，苯并(α)芘的去除率达到最大值，为99.64％。当活化飞灰粉末、铁基粉末、过二硫酸钠质量比高于10:3:3时(如表4中，活化飞灰粉末、铁基粉末、过二硫酸钠质量比＝10:3.2:3.2、10:3.5:3.5、10:4:4以及表4中未列举的更高比值)，由于短时间内大量二价铁离子及三价铁离子从修复剂中溶解并释放到水体环境中。二硫酸钠过量分解，抑制了六价铬及五价砷的还原过程。同时，二价铁离子与三价铁离子的大量释放以及零价铁的大量溶解，导致铁离子释放通道发育过度发达，导致铬、砷、镉离子交换、吸附及迁移量下降，导致六价铬、五价砷、二价镉离子的去除率均低于88％，最终难以实现修复剂对六价铬、五价砷、二价镉、苯并(α)芘同时高效去除。因此，结合效益与成本，适宜将飞灰粉末、铁基粉末、过二硫酸钠质量比控制在10:1～3:1～3，确保修复剂对水体中六价铬、五价砷、二价镉、苯并(α)芘的高效去除。
对比例
基于焚烧飞灰的废水修复剂的制备：按焚烧飞灰、凝灰岩粉末、氢氧化钠质量比为10:6:2，分别称取相应质量的焚烧飞灰、凝灰岩粉末和氢氧化钠，混合均匀，然后在700℃条件下活化8小时，得到活化飞灰粉末；按铁尾矿和废铁渣的质量比为2.5:1分别称取铁尾矿和废铁渣，混合均匀，高速研磨4小时，过400目筛，得到铁基粉末；按活化飞灰粉末、铁基粉末、过二硫酸钠质量比为10:3:2，分别称取活化飞灰粉末、铁基粉末、过二硫酸钠，混合均匀，高速球磨5小时。
参比废水修复剂的制备：按铁尾矿和废铁渣的质量比为2.5:1分别称取铁尾矿和废铁渣，混合均匀，高速研磨4小时，过400目筛，得到铁基粉末；按铁基粉末和过二硫酸钠质量比为3:2，分别称取铁基粉末和过二硫酸钠，混合均匀，高速球磨5小时。
污染水体处理同实施例1，与实施例1不同的是：水体pH分别为3、6、9、12；修复材料分别选择基于焚烧飞灰的废水修复剂、参比废水修复剂、活化飞灰粉末；测定水体中污染物的浓度，测试结果见表5。
表5基于焚烧飞灰的废水修复剂、参比废水修复剂、活化飞灰粉末对pH分别为3、6、9、12水体中六价铬、五价砷、二价镉和苯并(α)芘去除的影响
由表5结果可知，基于焚烧飞灰的废水修复剂对水体pH分别为3、6、9、12中六价铬、五价砷、二价镉和苯并(α)芘去除效率不仅均远高于参比废水修复剂、活化飞灰粉末对不同pH水体中六价铬、五价砷、二价镉和苯并(α)芘去除效率，也明显高于参比废水修复剂与活化飞灰粉末对不同pH水体中六价铬、五价砷、二价镉和苯并(α)芘去除效率之和。
对于参比废水修复剂：铁基粉末溶解并释放二价铁离子及三价铁离子，二价铁离子促进过二硫酸钠分解，产生三价铁离子及硫酸根自由基，硫酸根自由基部分与水反应，生成氢氧根自由基(·OH-)，硫酸根自由基和氢氧根自由基可以快速地将苯并(α)芘进行氧化分解，获得75％以上的去除效率。高价铬离子与高价砷离子与二价铁离子反应，生成三价铬与三价砷，获得35％以上的去除效率。三价铁离子与零价铁反应，生成二价铁离子，从而重复参与上述过程。二价镉离子则通过静电吸附的作用吸附在铁基材料表面，部分通过铁离子释放通道迁移在铁基材料颗粒内部，不过由于铁基材料自身离子交换性能及离子存储性能较差，所以最终只实现了30％以上的镉离子去除效率。
对于活化飞灰粉末：通过静电吸附作用及离子交换作用实现对六价铬、五价砷、二价镉和苯并(α)芘去除。同时城市生活垃圾焚烧飞灰中的钙与凝灰岩中的硅铝盐在水化作用及地质聚合作用下，生成新的胶凝固化体，从而使得飞灰中的原污染物及新吸附的污染物固化在修复剂颗粒内部。因此，活化飞灰粉末对六价铬、五价砷、二价镉和苯并(α)芘去除效率均低于25％。
而对于基于焚烧飞灰的废水修复剂：其不仅兼具了参比废水修复剂及活化飞灰粉末对污染物的作用机理，同时通过活化飞灰粉末、铁基粉末和过二硫酸钠在制备过程中的充分研磨实现对铁基作用下产生的三价铬及三价砷与静电吸附的镉离子的进一步捕获。通过离子交换作用、毛细管作用及价态平衡作用下，使得铬、砷、镉离子沿着铁离子释放通道向修复剂颗粒内部迁移，并通过固化机理将污染物固定在颗粒内部。由于铬、砷、镉离子能及时转移，使得修复剂表面活性位点时刻保持活跃状态，从而实现静电吸附-污染物颗粒内部转移-固化作用机制的持续运行。同时飞灰颗粒对部分苯并(α)芘的吸附也强化了硫酸根自由基的催化氧化作用。可见基于焚烧飞灰制备的废水修复剂不是参比废水修复剂与活性飞灰的简单加成，也不是飞灰固化作用与参比废水修复剂氧化还原作用的简单加合，两者在功能上彼此相互支持，发挥之间的协调作用，体现基于焚烧飞灰制备的废水修复剂对废液中六价铬、五价砷、二价镉和苯并(α)芘去除效果明显优于参比废水修复剂与活性飞灰去除效果总和。

Claims (7)

1.一种基于焚烧飞灰的废水修复剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)分别称取焚烧飞灰、凝灰岩粉末和氢氧化钠，混匀，加热活化，得到活化飞灰粉末；
(2)分别称取铁尾矿和废铁渣，混匀，研磨，过筛，得到铁基粉末；
(3)分别称取活化飞灰粉末、铁基粉末和过二硫酸钠，混匀，研磨，得到废水修复剂。
2.根据权利要求1所述的基于焚烧飞灰的废水修复剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中焚烧飞灰、凝灰岩粉末和氢氧化钠的质量比为10:2～10:1～2。
3.根据权利要求1所述的基于焚烧飞灰的废水修复剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中加热温度为300～900℃，活化时间为2～8h。
4.根据权利要求1所述的基于焚烧飞灰的废水修复剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中铁尾矿和废铁渣的质量比为1～4:1。
5.根据权利要求1所述的基于焚烧飞灰的废水修复剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中研磨时间为1～4h，过100～400目筛。
6.根据权利要求1所述的基于焚烧飞灰的废水修复剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中活化飞灰粉末、铁基粉末和过二硫酸钠的质量比为10:1～3:1～3。
7.根据权利要求1所述的基于焚烧飞灰的废水修复剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中研磨时间为1～5h。
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