粉煤灰的活性由結(jié)構(gòu)致密且具有較高化學(xué)穩(wěn)定性的玻璃體決定，吸附能力較差，對(duì)粉煤灰進(jìn)行改性可以增強(qiáng)其活性，進(jìn)一步改善吸附性能。
改性粉煤灰吸附性能的提高可以通過2個(gè)方面來實(shí)現(xiàn)：一是釆用物理方法打開粉煤灰顆粒內(nèi)的孔穴，提高孔隙率，增大比表面積；二是利用化學(xué)反應(yīng)增加吸附活性位點(diǎn)，增強(qiáng)粉煤灰的化學(xué)性能，使其同時(shí)具有沉淀絮凝的作用。粉煤灰的改性方式主要包括物理、化學(xué)和聯(lián)合改性。
1、機(jī)械力改性
機(jī)械力活化可以將粉煤灰磨細(xì)，增大比表面積，同時(shí)破壞堅(jiān)固的玻璃體表面，使其內(nèi)部的可溶性組分如sio2和al2o3溶出，提高粉煤灰的表面活性。
xiyili等使用球磨機(jī)對(duì)粉煤灰進(jìn)行機(jī)械活化，發(fā)現(xiàn)活化后粉煤灰的非晶化程度提高，顆粒粒徑減小，表面粗糙度增加?；罨勖夯覍?duì)水溶液中mn（ⅱ）、pb（ⅱ）、cu（ⅱ）、zn（ⅱ）和ni（ⅱ）的去除率均高于原始粉煤灰，去除率高達(dá)96%。劉轉(zhuǎn)年等對(duì)粉煤灰進(jìn)行球磨得到超細(xì)粉煤灰，經(jīng)磨細(xì)后粉煤灰粒度明顯減小，粒徑分布變窄，顆粒大小均勻，表面具有豐富的孔隙和通道，比表面積和表面反應(yīng)活性顯著增加。超細(xì)粉煤灰對(duì)cr6+的去除率提高了2倍左右，可達(dá)81.87%。
2、高溫焙燒改性
高玉紅等將粉煤灰于400℃焙燒后得到高溫焙燒改性粉煤灰，分別對(duì)模擬含鉛廢水和模擬亞甲基藍(lán)廢水進(jìn)行吸附處理。結(jié)果表明，改性粉煤灰對(duì)pb2+的吸附率大于65%，脫色率達(dá)到91.35%。高溫焙燒改性需要控制焙燒溫度，溫度過高會(huì)導(dǎo)致粉煤灰的孔道坍塌或堵死，活性成分燒結(jié)，甚至?xí)狗勖夯胰刍霈F(xiàn)液相，導(dǎo)致顆粒相互粘結(jié)，表面積減小，降低粉煤灰的吸附性能。
3、微波改性
滕菲等研究了微波-堿協(xié)同改性粉煤灰對(duì)鉻的吸附性能，在最佳制備條件下，粉煤灰的比表面積從6.104m2/g增加到20.185m2/g。微波-堿協(xié)同改性的方法極大地改變了粉煤灰的表面形態(tài)和結(jié)構(gòu)，使其表面變得粗糙，多孔結(jié)構(gòu)更加明顯，吸附效果更好。伍昌年等利用微波輔助混酸（硫酸+鹽酸）改性粉煤灰處理含鎘廢水，結(jié)果表明微波-酸協(xié)同改性粉煤灰對(duì)cd2+的最大去除率提高了53.2%。唐學(xué)紅等使用微波-堿協(xié)同改性粉煤灰處理含鎘廢水，在最佳工藝條件下，對(duì)cd2+的去除率可達(dá)91.98%。
4、超聲波改性
繆應(yīng)菊等制備了超聲波輔助堿改性粉煤灰。結(jié)果表明，超聲波攪拌對(duì)整個(gè)液固體系起到分散、強(qiáng)化傳質(zhì)等作用，使兩相接觸更充分。相比未改性粉煤灰，超聲波輔助堿改性粉煤灰對(duì)氨氮的去除率提高了34%。盧俊制備了超聲波輔助硫酸改性粉煤灰，超聲波與硫酸的復(fù)合改性作用使得粉煤灰的si-al網(wǎng)絡(luò)聚合結(jié)構(gòu)被破壞，內(nèi)部可溶性si、al轉(zhuǎn)變?yōu)榛钚晕镔|(zhì)。超聲波加強(qiáng)了硫酸對(duì)粉煤灰的腐蝕作用，使粉煤灰表面更易變得粗糙，比表面積增大。
微波與超聲波改性通常作為其他改性方式的輔助手段，有助于改性過程中化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行，使得改性效果顯著提高。
5、堿改性
wang等利用naoh溶液對(duì)粉煤灰進(jìn)行改性，研究其對(duì)廢水中亞甲基藍(lán)染料的吸附效果，發(fā)現(xiàn)堿改性粉煤灰吸附容量由未改性時(shí)的6×10-6mol/g增加至1.2×10-5mol/g。曾麗等的研究表明在堿性條件下，粉煤灰的表面羥基結(jié)構(gòu)易發(fā)生解離，使粉煤灰顆粒表面帶負(fù)電荷，更利于吸附帶正電的cr6+，堿改性粉煤灰去除水中cr6+的效率高達(dá)99.8%。程俊偉等采用堿洗-氧化鈣煅燒兩段法對(duì)粉煤灰進(jìn)行改性處理，發(fā)現(xiàn)第一段堿浸可以溶解硅鋁氧化物，增加表面羥基點(diǎn)位，第二段高溫改性進(jìn)一步增加了si—o和al—o的斷裂速率，使粉煤灰的網(wǎng)絡(luò)高聚體結(jié)構(gòu)解聚為低聚度硅酸鹽膠體物，進(jìn)一步增加了活性吸附孔道和點(diǎn)位。兩段改性方式可使粉煤灰對(duì)cr6+的吸附率由20.89%提升至96.38%，吸附容量達(dá)16.06mg/g。堿改性可以增加粉煤灰表面的oh-，有利于對(duì)陽離子重金屬的吸附，可用于重金屬污染土壤的鈍化修復(fù)。
6、酸改性
梁慧鋒等利用硫酸改性粉煤灰吸附廢水中的磷，對(duì)磷的去除率可達(dá)76.73%。酸能增加粉煤灰表面正電荷，增強(qiáng)對(duì)磷酸根的吸附作用，同時(shí)酸溶效應(yīng)生成的少量al3+、fe3+可與磷酸根發(fā)生絮凝沉淀，進(jìn)一步增大對(duì)磷的去除效率。高宏使用硫酸對(duì)粉煤灰微珠進(jìn)行改性用于處理鉛鋅選礦廢水，結(jié)果表明硫酸改性使粉煤灰微珠表面活性增強(qiáng)，吸附性能大幅度提升，對(duì)丁基黃藥的去除率從46.82%提高到95.00%。曾麗等利用酸改性粉煤灰吸附生活污水中的磷，其對(duì)磷的去除率高達(dá)96%。與堿改性相反，酸能增加粉煤灰表面正電荷，有利于對(duì)負(fù)離子污染物的吸附。
7、鹽改性
梁慧峰等使用fecl3對(duì)粉煤灰進(jìn)行改性，發(fā)現(xiàn)粉煤灰表面和孔隙負(fù)載金屬離子后正電性增加，對(duì)磷具有吸附和絮凝沉淀的作用，對(duì)磷的去除率可達(dá)90.87%。wang等通過在行星式高能球磨機(jī)中加入溴化鈉（nabr），實(shí)現(xiàn)了溴化與機(jī)械改性的耦合，以此對(duì)燃煤機(jī)組中的粉煤灰進(jìn)行改性并在線吸附煙氣中的汞。結(jié)果表明，改性粉煤灰降低了煙囪總汞排放濃度，汞排放率降低為56.1%。曾經(jīng)等使用al（no3）3溶液制備了鹽改性粉煤灰，在ph大于6時(shí)，鹽改性粉煤灰對(duì)cu2+的去除率大于99%。
8、火法改性
李北罡等將粉煤灰與無水na2co3和四水硫酸鈰［ce（so4）2·4h2o］按一定質(zhì)量比混合后于800℃焙燒制備了ce/fa復(fù)合吸附劑———ce/mfa，ce/mfa復(fù)合吸附劑對(duì)模擬廢水中cd2+的去除率達(dá)99.67%，比原始粉煤灰增加了37倍。溫秀芹以cao為改性劑對(duì)粉煤灰進(jìn)行火法改性，制得的改性粉煤灰對(duì)廢水中的磷去除率達(dá)到92%。敖燕環(huán)以na2co3為改性劑，在800℃高溫條件下加熱制得改性粉煤灰。結(jié)果表明，改性粉煤灰對(duì)酸性礦井廢水中cu2+和zn2+的吸附量分別為4.80mg/g和2.44mg/g，去除率分別為96%和97.66%。高溫工藝能耗高、成本大，通過降低焙燒溫度對(duì)粉煤灰進(jìn)行改性也取得了較好的效果。
黃訓(xùn)榮等在相對(duì)較低的溫度下對(duì)粉煤灰進(jìn)行低溫焙燒改性，以naoh和ca(oh)2的混合堿作為改性劑，將粉煤灰與naoh、ca(oh)2按質(zhì)量比5:7:0.5的比例混合后置于250℃馬弗爐中焙燒，制得低溫堿改性粉煤灰。結(jié)果表明，改性粉煤灰對(duì)cd2+的最大吸附量可達(dá)55.77mg/g。
9、聯(lián)合改性
李彥儒使用超聲波輔助fecl3改性粉煤灰，結(jié)果表明改性后粉煤灰鐵含量增加，鐵的氧化物覆蓋在粉煤灰玻璃體和塊狀結(jié)構(gòu)的表面，使得比表面積增大。與單獨(dú)使用超聲波改性相比，聯(lián)合改性粉煤灰的除氟效果明顯提高，吸附量可達(dá)2.139mg/g，去除率達(dá)85.24%。鄭中蘭等將粉煤灰進(jìn)行微波輻照后加入到堿溶液中，再向其中加入銨鹽，制得復(fù)合改性粉煤灰，在最優(yōu)工藝條件下，其對(duì)ni2+的去除率達(dá)到99.1%。qi等制備了微波聯(lián)合堿改性粉煤灰，對(duì)汞的飽和吸附容量可達(dá)2.6663mg/g。陳莉榮等通過將粉煤灰在馬弗爐中灼燒后再用naoh溶液進(jìn)行堿改性得到高溫-堿改性粉煤灰，發(fā)現(xiàn)改性粉煤灰對(duì)氨氮的去除率提高了21.22%，吸附量提高了0.661mg/g。陳雪初等以nacl為活化劑，體積分?jǐn)?shù)15%的h2so4為改性劑，采用高溫活化再進(jìn)行酸處理的方式制備了粉煤灰深度除磷劑，其單位除磷量提升至19mg/g，投加量為原始粉煤灰投加量1/20時(shí)即可達(dá)到與之相當(dāng)?shù)某仔Ч?br/> 肖連娟采用酸堿聯(lián)合改性粉煤灰，先用naoh溶液破壞粉煤灰中的硅氧四面體，促進(jìn)si和al元素的溶出；再用酸處理堿改性的濾渣，有效地溶出濾渣中的al和fe元素。酸堿聯(lián)合改性粉煤灰對(duì)脫硫廢水中的化學(xué)需氧量去除率可達(dá)80%以上。李尉卿等使用700℃焙燒的粉煤灰與碳酸鈉混合處理后再加硫酸的方式對(duì)粉煤灰進(jìn)行改性，粉煤灰+碳酸鈉經(jīng)700℃焙燒后，加硫酸處理生成了具有硫酸鋁性質(zhì)的大分子晶體化合物斜鈉明礬，能夠?qū)U水中的濁度成分在不同ph下產(chǎn)生相應(yīng)的混凝和吸附效果。結(jié)果表明，聯(lián)合改性的粉煤灰不僅能夠有效脫除廢水中的色度，還能去除廢水中的五日生化需氧量（bod5）、用重鉻酸鉀作為氧化劑測(cè)出的化學(xué)需氧量（codcr）、nh3-n等有機(jī)物和金屬、重金屬等無機(jī)物。
聯(lián)合改性結(jié)合了2種甚至多種改性方法的優(yōu)勢(shì)，在對(duì)粉煤灰的改性過程中發(fā)揮協(xié)同作用提高粉煤灰的吸附效果，改性效果比單一改性更加顯著。
10、其他方法
張新宇等使用naoh溶液和殼聚糖對(duì)粉煤灰進(jìn)行改性，用于吸附廢水中的亞甲基藍(lán)，去除效率大于95%。chakraborty等使用體積分?jǐn)?shù)5%的氧化鈣溶液對(duì)粉煤灰進(jìn)行改性，用于吸附結(jié)晶紫染料，吸附量達(dá)到38.57mg/g。王亞玲等對(duì)硫酸改性的粉煤灰再進(jìn)行納米改性處理，用于汞污染土壤的穩(wěn)定修復(fù)，穩(wěn)定效率可達(dá)99.69%。謝強(qiáng)等將粉煤灰合成沸石后利用十六烷基三甲基溴化銨進(jìn)行表面修飾得到一種新型吸附材料，用于去除水中無機(jī)離子型污染物、有機(jī)離子型污染物、可離子化和不可離子化的有機(jī)污染物等多種污染物，結(jié)果表明其對(duì)多種目標(biāo)污染物均有較好的吸附能力，可作為一種多功能水處理吸附劑。truong等先將粉煤灰與氫氧化鈉混合焙燒活化，然后將活化后的粉煤灰與在甲醇中的聚乙烯亞胺混合進(jìn)行表面改性得到吸附材料，用于去除水中的天然有機(jī)物，最大吸附量達(dá)到（66.22±4.39）mg/g。
單一的化學(xué)改性主要通過酸、堿、鹽等改性劑與粉煤灰混合接觸，促進(jìn)粉煤灰中活性成分的釋放，不僅改變了粉煤灰的表觀特征，而且使其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如元素組成和官能團(tuán)等也發(fā)生了變化?；瘜W(xué)改性相較于物理改性，改性機(jī)理更復(fù)雜，故改性后的吸附效果也更好。
來源：粉煤灰產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟
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