离子束改性粉煤灰微观结构及吸附性能的机理研究

粉煤灰的处置和污水的治理一直以来都是环境保护和可持续发展的重要问题。改性粉煤灰处理废水存在一个突出的问题就是粉煤灰的吸附容量有限，这可能是由于目前常用的化学改性方法大部分仅局限于粉煤灰颗粒表面进行活化，而没有对其内部结构进行充分的处理和利用。本项目以低能离子束刻蚀技术为新的切入点，对粉煤灰颗粒实施剥离、刻蚀等修饰，通过对粉煤灰颗粒内、外表面结构的同步活化，研究粉煤灰微观结构变化与其物理、化学吸附性能提高的相关性；优化离子注入参数，研究离子束改性粉煤灰的表观微结构，以及结构变化与吸附位点的关系，探讨离子束改性粉煤灰微观结构及吸附性能的机理，为提高改性粉煤灰的利用效率提供可靠的实验依据和理论基础。

以低能离子束刻蚀技术为新的切入点，对粉煤灰颗粒实施刻蚀修饰，优化离子注入参数，研究离子束改性粉煤灰的表观微结构的变化，探讨离子束改性粉煤灰微观结构及吸附性能的机理，为提高改性粉煤灰的利用效率提供可靠的实验依据和理论基础。另外，对实验室前期研究的改性粉煤灰絮凝剂配方进行改进，并对絮凝剂的回收利用进行研究以降低水处理的经济成本；最后，从生态安全性角度考虑，利用秀丽隐杆线虫和大鼠分别对粉煤灰絮凝剂的毒性进行评价。.1.利用BET比表面积的测定结果和扫描电镜的观察发现，在筛选出最佳条件（5keV, 15Í2.5Í1015 ions/cm2） 的氮离子束注入不仅可以在粉煤灰球体表面留下大量刻痕，而且可以有效地溅射分解球体颗粒之间的杂质，从而提高了粉煤灰的比表面积。.2.通过XRD、ICP、XPS、FT-IR研究表明，氮离子注入可以有效的破坏粉煤灰表面的Si-O、Al-O等化学键，而且还可能注入其中取代氧原子和硅形成氮化 硅(Si3N4）。.综上所述，氮离子注入粉煤灰是一个物理溅射和化学重组并存的过程。.3. 粉煤灰絮凝剂配方改进：以不同浓度的稀盐酸代替浓盐酸，参照总磷、总氮和浊度的去除率，确定 3M盐酸改性粉煤灰时能获得最好的絮凝效果，同时3M盐酸属于稀酸在空气中不会挥发，与浓盐酸相比，3M盐酸对环境危害要小很多，因此最后确定选用3M盐酸作为粉煤灰改性剂。 对絮凝剂进行回用，最佳的回用方式是絮凝剂与藻细胞形成的藻絮体充当磁铁矿粉使用，回用一次与未回用时的絮凝效果相当。采用该回用方式能回用5次以上，回用效果与未回用时相比，各指标去除率略有提高。.4.利用模式生物秀丽隐杆线虫的存活率和大鼠急性口服实验对絮凝剂进行毒理学评价。结果表明，低浓度盐酸改性粉煤灰絮凝剂对两种生物无急性毒性，并在安全性上比高浓度盐酸改性的粉煤灰絮凝剂略有提高