钢渣工业污水处理工艺实验分析
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钢铁厂污水处理实习报告一、实习背景与目的随着我国经济的快速发展,钢铁行业作为国民经济的重要支柱,其生产过程中产生的废水对环境造成了严重污染。
为了提高钢铁厂废水处理技术,减少环境污染,我有幸参加了某钢铁厂的污水处理实习。
本次实习的主要目的是了解钢铁厂废水处理的工艺流程,学习污水处理技术,提高自身环保意识。
二、实习内容与过程1. 废水来源及水质分析在实习的第一天,我们参观了钢铁厂的生产现场,并了解到钢铁生产过程中产生的废水主要来源于炼铁、炼钢、轧钢等工序。
这些废水含有大量的悬浮物、油脂、重金属等污染物,水质复杂,处理难度较大。
2. 污水处理工艺流程在实习过程中,我们学习了钢铁厂污水处理的工艺流程。
主要包括以下几个环节:(1)预处理:预处理环节主要包括粗格栅、细格栅、沉砂池等,主要作用是去除废水中的悬浮物、油脂等较大颗粒的污染物。
(2)调节池:调节池用于平衡废水中的水质、水量,为后续处理环节提供稳定的水源。
(3)生化处理:生化处理环节主要包括好氧池、厌氧池等,通过微生物的代谢作用,降解废水中的有机污染物。
(4)絮凝沉淀:絮凝沉淀环节通过加入絮凝剂,使废水中的悬浮物聚集成较大的絮体,便于后续处理。
(5)过滤:过滤环节主要包括砂滤池、活性炭滤池等,用于去除废水中的细小颗粒物和部分溶解性污染物。
(6)消毒:消毒环节通过加入消毒剂,杀灭废水中的细菌和病毒,确保废水达到排放标准。
3. 污水处理设备与运行管理在实习过程中,我们还学习了污水处理设备的使用和运行管理。
主要包括泵站、曝气设备、沉淀设备、过滤设备、消毒设备等。
同时,我们还了解到了污水处理过程中的监测与控制,如在线监测仪表、自动控制系统的应用等。
三、实习收获与体会通过本次实习,我对钢铁厂污水处理工艺流程有了更深入的了解,掌握了污水处理技术的基本原理和操作方法。
同时,我也认识到了环境保护的重要性,深感自己作为一名工程技术人员,肩负着节能减排、保护环境的责任。
钢渣实验报告钢渣实验报告引言:钢渣是钢铁冶炼过程中产生的一种废弃物,通常被视为一种环境污染源。
然而,近年来,人们开始探索利用钢渣进行资源化利用的可能性。
本实验旨在研究钢渣在不同条件下的物化性质和潜在的应用价值。
实验方法:1. 样品准备:从一家钢铁厂获得一批钢渣样品,将其研磨至粉末状,以确保实验过程中的均一性。
2. 粒度分析:使用激光粒度仪对钢渣样品进行粒度分析,以了解其颗粒大小分布情况。
3. 热重分析:利用热重分析仪对钢渣样品进行加热,测量其在不同温度下的质量变化情况,以确定其热稳定性。
4. X射线衍射分析:通过X射线衍射仪对钢渣样品进行分析,以确定其组成成分和晶体结构。
5. 水合性能测试:将钢渣样品与水混合,在一定时间内观察其水合性能,以评估其在水泥生产中的潜在应用价值。
6. 硫酸盐腐蚀实验:将钢渣样品浸泡在硫酸盐溶液中,观察其腐蚀情况,以评估其在防腐材料中的应用潜力。
实验结果与讨论:1. 粒度分析结果显示,钢渣样品的颗粒大小主要分布在10-100微米之间,适合作为填料材料或添加剂使用。
2. 热重分析结果表明,钢渣样品在500摄氏度以下几乎没有质量损失,说明其具有良好的热稳定性。
3. X射线衍射分析结果显示,钢渣样品主要由氧化铁、氧化钙和氧化硅等成分组成,晶体结构较为稳定。
4. 水合性能测试结果表明,钢渣样品在与水混合后能够迅速发生水合反应,并形成一定强度的水泥状物质,可用于水泥生产中的掺合材料。
5. 硫酸盐腐蚀实验结果显示,钢渣样品在硫酸盐溶液中腐蚀程度较轻,具有一定的抗腐蚀性能,可用于防腐材料的制备。
结论:综合以上实验结果,可以得出以下结论:1. 钢渣样品具有较为均一的颗粒大小分布,适合用作填料材料或添加剂。
2. 钢渣样品具有较好的热稳定性,可在高温条件下应用。
3. 钢渣样品的成分主要由氧化铁、氧化钙和氧化硅等组成,具有较为稳定的晶体结构。
4. 钢渣样品在与水混合后能够迅速发生水合反应,并形成一定强度的水泥状物质,可用于水泥生产中的掺合材料。
钢铁企业污水处理回用工艺分析摘要:回用处理对于钢铁企业的可持续发展至关重要。
通过采用回用处理技术,钢铁企业可以实现节约水资源、减少污染排放、提高资源利用效率等多重效益。
本文通过分析钢铁企业污水处理回用的重要性及具体工艺,以期提升污水循环利用效益。
关键词:钢铁企业;污水处理;回用工艺钢铁工业是国民经济中的重要支柱产业,同时也是典型的高能耗、高污染产业之一。
钢铁企业的生产过程中,废水的排放量和水污染物浓度均较高,严重影响了周边环境的质量和生态系统的健康。
同时,水资源日益紧缺,已经成为制约中国经济社会可持续发展的瓶颈之一。
因此,钢铁企业污水处理回用工艺的研究和实践具有重要意义。
一、钢铁企业污水处理回用重要性1、减少污水排放,保护环境钢铁企业的生产过程中会产生大量废水,其中包含有害物质和微生物等[1]。
这些废水如果不经过处理直接排放到水体中,会对环境造成严重污染,对水质和生态环境造成破坏,进而影响人们的生活和健康。
通过采用污水处理回用工艺,可以对钢铁企业排放的废水进行净化处理,将污水中的有害物质和微生物等去除或降低到可接受的水平,从而保护水体和环境。
2、节约水资源,实现水资源循环利用钢铁企业污水处理回用工艺可以实现废水的再利用,回收和利用处理后的水,用于生产过程中的循环利用[2]。
这样既可以减少新鲜水的消耗,降低水资源的消耗,也可以提高水资源的利用效率,达到节约水资源的目的。
此外,回用处理后的水也可以避免对其他水资源的污染和危害,有利于实现水资源的可持续利用。
3、降低处理成本,提高经济效益传统的污水处理方式往往需要大量的投入和运行成本,包括设备的采购和维护、人员的工资和培训等。
通过采用污水处理回用工艺,可以降低处理成本,因为处理后的水可以回用于生产过程中,避免了新鲜水的消耗,降低了水处理成本。
同时,污水处理回用工艺还能提高企业的经济效益,增加企业的利润和竞争力。
4、提高企业形象和社会责任感采用污水处理回用工艺不仅有利于减少环境污染和节约水资源,还能提高企业形象和社会责任感。
钢渣在废水处理中的应用钢渣的化学成分见表1(以武钢为例)。
从钢渣的化学成分分析可知,钢渣中含有大量的碱性氧化物而显碱性,同时钢渣经过粉磨后比表面积比较大,决定了钢渣可以通过化学反应和吸附作用处理废水中的污染物。
钢渣的密度大,在水中的沉降速度快,固液分离处理周期短。
因此钢渣可以作为废水处理的吸附剂和滤料。
另一方面, 钢渣同时含有相当数量的铁和硅元素,在一定条件下进行处理可以聚合成为很好的絮凝材料,因此钢渣可以作为废水处理的絮凝剂原料。
1. 钢渣作为吸附剂钢渣作为吸附剂处理废水,主要是用于处理含重金属离子废水和含磷、砷、氟等离子的废水。
重金属离子对水体的污染具有不易降解性和毒害性,被定为第一类污染物[2],对人类的生存和身心健康产生严重影响。
磷是引起水体富营养化的关键元素,控制水体中磷的浓度是保护我们水资源和水环境的最重要的一步。
含砷废水主要来源于冶金、石油、化工行业,三价砷具有剧毒。
含氟废水主要来源于铝冶金、氟矿石的开采、氟化盐的生产、焦炭、玻璃、电子、化工、火力电厂、化肥以及农药等行业,含氟废水严重污染环境[3]。
钢渣作为吸附剂处理废水,其作用机理是一个十分复杂的物理化学过程。
20世纪90年代中期开始,环保专家研究了钢渣吸附处理镍、铅、铜、铬等的吸附行为,发现主要有吸附作用和沉淀作用2类。
钢渣经粉碎(一般过40目筛)后有着较大的比表面积,同时还具有活性基团,对金属离子有一定吸附作用,对金属离子去除非常有利。
钢渣的吸附作用又分为物理吸附和化学吸附。
物理吸附由钢渣的多孔性和比表面积决定,比表面积越大, 吸附效果越好。
试验[4-5]证明了钢渣的吸附作用基本符合Freundlich吸附等温方程式,该种吸附作用甚至是钢渣吸附剂的主要作用。
钢渣吸附剂还有一种化学吸附作用[6]。
我们可将这种吸附作用分为:(1)静电吸附,钢渣表面因带负电荷而对溶液中的阳离子产生静电吸附; (2)表面配合作用,钢渣颗粒表面的硅、铝、铁的氧化物表面离子的配位不饱和,在水溶液中进行水解形成基团能够与金属阳离子生成表面配位配合物;(3)阳离子交换,重金属离子与钢渣表面吸附的H+发生阳离子交换作用而被吸附在钢渣表面。
钢渣处理总结汇报钢渣处理总结汇报一、引言钢渣是在钢铁生产过程中产生的一种废弃物,由于其成分复杂、存在着一定的危害性,对环境和人体健康造成潜在风险。
为了解决钢渣处理问题,提高钢铁生产的环境友好性和可持续发展能力,我们开展了一系列的钢渣处理实验和研究。
本次汇报主要总结了我们的研究主要内容、方法和结论,以及对未来可能的研究方向的展望。
二、研究内容1. 钢渣成分分析我们首先对钢渣进行了成分分析,确定了其中主要的成分和含量。
通过粒度分析、元素分析和X射线衍射分析等方法,我们确定了钢渣中主要的成分为氧化铁、矽酸盐和氧化钙等。
这一步骤为后续的处理和利用提供了基础数据。
2. 钢渣处理方法研究我们尝试了多种钢渣处理方法,主要包括物理方法、化学方法和微生物方法等。
物理方法主要是利用钢渣的物理性质,如磁性、吸附性等进行处理。
化学方法是通过添加化学试剂来改变钢渣的性质,使其能够得到有效处理。
微生物方法则是利用微生物的降解能力,降解钢渣中的有害物质。
我们对比了不同方法的处理效果和经济可行性,并选择了最具潜力的几种方法进行深入研究。
3. 钢渣处理效果评估通过对处理后的钢渣进行物理性质测试、重金属含量分析和生态毒性评价等,我们评估了不同处理方法对钢渣的处理效果。
我们发现,物理方法主要能够改变钢渣的性质和形态,但对重金属的去除效果有限;化学方法能够较好地去除钢渣中的重金属,但会带来其他的环境问题;而微生物方法具有操作简单、环境友好等优点,但需要进一步优化其降解效率。
三、研究结论在本次研究中,我们通过对钢渣成分分析和处理方法研究,得出了以下结论:1. 物理方法和化学方法能够较好地改变钢渣的性质,但对重金属的去除效果有限。
2. 微生物方法具有较好的环境友好性,但其降解效率需要进一步提高。
3. 综合考虑处理效果和经济可行性,物理方法和化学方法可以作为钢渣处理的辅助手段,而微生物方法有望在未来成为主要的处理方法。
四、展望针对目前的研究结果,我们对未来钢渣处理的研究方向进行了归纳和展望:1. 进一步优化微生物方法。
钢铁行业废水处理技术研究随着国家环保意识的不断增强,环保行业日益繁荣,其中钢铁行业废水处理技术的研究也成为了一个重要的课题。
在传统工业生产中,钢铁行业因为其大量的能源消耗和材料排放,被认为是一个高污染、高资源消耗型的行业,因此需要寻找更加先进的废水处理技术,以降低对环境的污染和对资源的消耗。
一、钢铁行业废水的污染特征钢铁行业废水的主要污染特征是高含钢、高浊度和高碱度。
废水中主要的污染物是悬浮物、化学需氧量(COD)、总氮和总磷等。
其中,悬浮物对环境的影响主要体现在废水的浑浊度、紊流、细菌生长等方面。
COD则是表征废水有机物质含量的指标,它直接反映出废水的有机物质质量。
总氮和总磷则主要通过废水排放对水体造成营养过剩污染。
二、钢铁行业废水处理方式钢铁行业废水的处理技术主要包括物理处理、化学处理、生物处理和综合处理四种方式。
由于钢铁行业废水中的污染物种类繁多,因此不同的处理方式需要针对不同的污染物进行治理。
以物理处理为例,其主要是通过一些物理作用,将废水中的悬浮物、泥沙分离出来,如通过过滤、沉淀等过程进行治理。
化学处理主要是利用化学药品和物理作用将废水中的污染物转化成可沉淀的物质,如利用硫酸铁、氢氧化铁或铝盐等将废水中的金属离子转化成金属氢氧化物或金属盐沉淀出来。
生物处理主要是利用微生物对废水中的污染物进行处理,如采用好氧、厌氧或曝气等方式,让微生物利用污染物进行自我繁殖和消耗,最终将有机物降解为CO2和水,同时将NH4+、NO2-、NO3-等氮物质转化成氮气。
三、废水处理技术的发展趋势随着科技的不断发展和人们对环保的重视,钢铁行业废水处理技术的发展也向着高效、环保方向发展。
一方面,废水处理设备的规模化、智能化和信息化越来越成为趋势。
引入先进的传感器、智能电子设备和机器学习算法等技术,实现废水处理自动化控制和数据实时监测。
另一方面,基于新材料的处理设备、高效微生物菌种的应用等技术的不断涌现,也使得废水处理技术更加高效和环保。
浅谈钢铁企业污水处理回用工艺随着环保要求的不断提升和环境问题的不断显现,钢铁企业污水处理回用工艺成为了一个非常重要的话题。
钢铁企业污水处理回用工艺不仅可以保护环境、维护生态平衡,更可以大大降低企业的生产成本,提高生产效率。
本文将从工艺原理、技术难点和未来发展方向三个方面来探讨钢铁企业污水处理回用工艺。
一、工艺原理钢铁企业污水的处理回用主要包括物理法、生物法和化学法三种方式。
其中,物理法主要指物理处理,将污水进行深度过滤,去除水体中的固体颗粒物。
生物法主要是通过利用细菌、藻类等生物,将污水中的有机物转化为无机物,从而达到净化水质的目的。
化学法主要是利用化学反应来去除废水中的有毒有害物质。
二、技术难点钢铁企业污水处理回用技术的难点主要在于处理过程中的泥化问题和滤液的回收问题。
在处理钢铁企业污水的过程中,会产生大量的污泥和废液,如果不能有效地处理这些废液和污泥,会对环境造成极大的影响。
因此,在处理过程中需要采用一些有效的技术手段来解决这些问题。
比如,可以利用大型过滤设备来过滤污水中的固体颗粒物,可以采用沉淀池将废液中的泥沙分离出来,从而达到废水的回收利用效果。
三、未来发展方向未来钢铁企业污水处理回用技术的发展方向主要是高效节能、资源回收利用和智能化。
随着科技的发展,钢铁企业污水处理回用技术也必将得到进一步的提升和创新。
在处理过程中可以采用更加高效、低能耗的技术手段,如利用顶空吸附技术和膜过滤技术来处理污水,从而达到更好的回用效果。
同时,可以采用新型的工艺和设备来实现资源回收利用的目的,如采用生物法将污泥转化为有机肥料。
另外,可以利用物联网、大数据等技术手段来实现污水处理过程的智能化。
比如,可以通过智能传感器来监测污水的处理过程,从而实现自动控制。
钢铁废水处理(SBR)毕业设计--某钢铁厂
废水处理工艺设计
介绍:本文旨在为某钢铁厂提供废水处理工艺设计方案,采用SBR处理工艺,对废水进行处理,以达到国家废水排放标准。
设计思路:首先,我们对该厂的废水进行详细的分析和检测,确定废水的性质和污染物含量。
根据检测结果,我们制定了一系列的处理方案,其中包括了预处理、SBR处理、沉淀、过滤等环节。
在预处理阶段,我们将采用化学法去除废水中较难处理的有机物和重金属离子,提高SBR生物池的稳定性和废水的可降解性。
SBR 生物池主要用来进行有机物和氨氮的降解,同时,通过调节水质,以利于生物菌群的合理繁殖。
在沉淀和过滤环节,我们采用相对成熟的工艺流程,去除生物池处理后的悬浮物和废水中的有机物等杂质,达到国家废水排放标准,最终实现资源的回收与环保的双赢。
结论:本设计方案采用成熟先进的SBR废水处理工艺,并在实验室进行了模拟试验,具有可行性和实用性。
同时,方案中的各项技术和设备都是成熟的,避免了技术风险和环境风险,达到了环
保和经济的双重效益。
因此,本方案值得在实际生产中推广应用,以达到更好的废水治理效果。
钢铁厂污水处理工艺引言钢铁工业是目前我国重要的基础产业之一,但也是一个严重的污染行业。
钢铁制造过程中产生的大量废水中含有高浓度的有机物和重金属,对环境造成严重污染。
钢铁厂污水处理工艺的研究和应用显得尤为重要。
钢铁厂污水特点钢铁厂污水具有以下几个特点:1. 高浓度有机物:钢铁生产过程中产生的废水中含有大量的有机物,如挥发性有机物(VOCs)、酚类、甲醛等。
2. 高浓度重金属:钢铁生产会释放大量的重金属离子,如铁、铬、锌等。
这些重金属对环境和生物体均存在毒性。
3. pH值波动大:钢铁厂废水的pH值通常较低,有时会产生酸性废水,有时则会产生碱性废水。
钢铁厂污水处理工艺为了有效处理钢铁厂废水,常采用以下几种处理工艺:1. 机械处理钢铁厂污水中含有大量的悬浮物和漂浮物,需要通过机械过滤、物理沉淀等工艺去除这些固体颗粒。
常用的机械处理设备包括格栅、旋流器、沉淀池等。
2. 生物处理钢铁厂污水中的有机物可以通过生物降解降解为无毒、无害的物质。
生物处理工艺主要包括活性污泥法、厌氧消化、人工湿地等方式,有效降解有机物并降低废水中的COD和BOD值。
3. 化学处理钢铁厂废水中含有大量的重金属,可以通过化学还原、化学沉淀、离子交换等方法进行处理。
常用的化学处理剂包括聚合氯化铝、硫化氢等,可以将重金属沉淀为不溶于水的沉淀物。
4. 混合处理综合运用机械处理、生物处理和化学处理等工艺,可以更好地去除钢铁厂废水中的有机物和重金属。
通过合理的工艺设计和调整,可以实现废水的高效处理和回用。
钢铁厂是一个典型的污染行业,其废水中含有高浓度的有机物和重金属,对环境和生态产生严重影响。
针对钢铁厂污水的特点,采用机械处理、生物处理、化学处理和混合处理等工艺可以有效去除废水中的污染物,达到环境排放标准。
我们应该加强对钢铁厂污水处理工艺的研究和应用,从源头上减少钢铁行业对环境的污染。
钢铁厂污水处理工艺钢铁厂污水处理工艺1. 简介钢铁厂是重工业生产的代表,但同时也带来了大量的污水问题。
钢铁生产过程中产生的污水中含有大量的有机物、重金属和悬浮物等,对环境造成了严重的污染。
为了保护环境,钢铁厂需要采取适当的污水处理工艺,以减少污染物的排放。
2. 污水处理工艺2.1 初步处理钢铁厂污水经过初步处理后,主要是对大颗粒悬浮物的去除。
常用的处理方法包括机械格栅和沉砂池。
- 机械格栅:通过设置机械格栅来截留和清除污水中的固体颗粒物,如煤矸石、锌渣等。
机械格栅能够有效地去除较大颗粒的悬浮物,进一步净化污水。
- 沉砂池:通过沉淀作用将污水中的无机颗粒沉降下来。
沉砂池是一种简单有效的处理设备,通过比重差将悬浮物与污水分离。
2.2 生化处理生化处理是钢铁厂污水处理中的重要环节,能够有效降低有机物的含量。
常见的生化处理工艺包括活性污泥法和厌氧消化法。
- 活性污泥法:通过添加活性污泥来降解有机物质。
污水中的有机物质被微生物分解吸附,形成污泥颗粒。
活性污泥经过好氧和厌氧两种环境的交替处理,可以有效去除污水中有机物。
- 厌氧消化法:在厌氧状态下,将有机物质通过微生物的代谢分解,可稳定的产物,如沼气等。
厌氧消化法不仅能够去除有机物质,还能够回收能源。
2.3 深度处理深度处理主要是针对钢铁厂污水中的重金属等工业污染物进行去除。
常见的深度处理工艺包括化学沉淀和活性炭吸附。
- 化学沉淀:通过加入化学药剂来与污水中的重金属离子结合,形成沉淀物沉降。
这样可以有效去除钢铁厂污水中的重金属污染物。
- 活性炭吸附:将活性炭作为吸附剂,通过其具有的大比表面积和强吸附性能,将污水中的有害物质吸附到活性炭表面。
通过活性炭的吸附作用,可以去除污水中的有机物和部分重金属。
3. 污泥处理钢铁厂污水处理过程中产生的污泥需要进行处理和处置。
常见的污泥处理工艺包括浓缩、脱水和焚烧。
- 浓缩:通过物理或化学方法将污泥中水分含量降低,达到减少体积和重量的目的。
钢渣工业污水处理工艺实验分析
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钢渣是炼钢厂排出的冶金废渣,约占粗钢产量的12%~20%,具有疏松多孔、比表面积大且对重金属离子的吸附能力较好等优点.若将钢渣与蒙脱石制成复合吸附剂投入到重金属废水中,钢渣中的硅酸盐在水溶液中将电离出原硅酸根(SiO4-4),表面带大量负电荷,能够吸附水体中的重金属阳离子.
武汉格林环保有完善的服务体系和配套的专业环境工程团队,秉着崇高的环保责任和义务长期维护提供免费的污水处理解决方案,是湖北省工业废水运营管理行业中的品牌。
18年来公司设计并施工了上百个交钥匙式的污水处理工程。
为了增大吸附材料的最大吸附量、处理钢厂废弃钢渣及解决蒙脱石在处理重金属废水时出现的固液分离难、吸附剂不能重复使用等问题,本文将钢渣和蒙脱石结合制得复合吸附剂,并采用静态吸附实验法,系统地研究复合吸附剂对水中Cd2+的吸附去除效果,以期为钢渣和蒙脱石在重金属污染修复中的应用提供新的思路.
其中,蒙脱石与钢渣因来源广泛、价格低廉及吸附性能良好而被认为是极具发展潜力的重金属吸附剂.研究发现,蒙脱石的阳离子交换能力很强,具有较好的重金属吸附性能,但其吸附剂存在在水中固液分离难的环境问题.钢渣所含有的碱性氧化物也会发生部分水解,随着重金属废水对环境污染的日益加剧,去除水中的重金属离子成为亟需解决的问题.吸附法是处理重金属废水的有效方法,近年来,将粘土矿物及工业废弃物作为新型吸附剂用于污水净化已成为研究热点.使溶液pH值上升.
在温度25℃、吸附时间2h、Cd2+浓度为100mg·L-1的溶液中(pH=5.6),分别添加1、3、6、9、10、12、15和18g·L-1的钢渣-蒙脱石复合吸附剂,考察
吸附剂用量对Cd2+的去除效果,结果见图 2.由图2可知,吸附剂用量为1~12g·L-1时,吸附率随着吸附剂用量的增加由初始的约10%上升到97%;而吸附剂用量在12~15g·L-1范围内时吸附率增长缓慢,由约97%上升至99%;当吸附剂用量在15g·L-1以上时,Cd2+的吸附率不再增加.当吸附剂用量为12g·L-1时,钢渣-蒙脱石复合吸附剂对Cd2+的吸附量为8.08mg·g-1,而吸附剂用量为15g·L-1时,吸附量为6.67mg·g-1.因此,考虑吸附效果和成本,确定复合吸附剂的最佳用量为12g·L-1.
准确称取1.2g钢渣-蒙脱石复合吸附剂并置于250mL的锥形瓶中,分别加入100mL浓度为100mg·L-1的Cd2+溶液,用0.5mol·L-1HCl溶液和0.5mol·L-1NaOH溶液调节初始pH值,分别调节至2.0、3.0、4.0、5.0、6.0、7.0,在温度25℃下吸附2h,考察钢渣-蒙脱石复合吸附剂对Cd2+溶液的吸附去除率.钢渣-蒙脱石复合吸附剂中的碱性氧化物在废水中会发生水解,使溶液pH 值上升.由图3可知,当溶液初始pH值为2~4时,吸附后的溶液pH值为3.4~5.5,此时钢渣-蒙脱石复合吸附剂对溶液中Cd2+的吸附效果变化不明显,由约91%上升至92%.这是由于H+过多地占据了复合吸附剂表面Cd2+的吸附位.
制H+与重金属离子的竞争作用,增强钢渣及蒙脱石对重金属离子的吸附效果,同时也解决了蒙脱石作为吸附剂回收难的问题;吸附后的废水也将由酸性转变为中性或弱碱性,可减轻对水体环境的污染.此外,利用主要成分为蒙脱石的膨润土作为粘结剂与铁精矿粉混合制成稳定球团是炼钢的重要步骤,这也进一步证明了蒙脱石的良好粘结作用,为钢渣-蒙脱石复合吸附剂的稳定性及可行性提供了充足依据.
面负电荷减少,降低了颗粒吸附剂与镉的结合力).当初始溶液pH值为4~5时,吸附后的溶液pH值为5.5~6.8,H+的竞争作用减弱,更多的结合位点释放出来,吸附率由92.3%上升至96%.当初始pH值为5~7时,吸附后的溶液pH值为6.8~8.3,此时复合吸附剂表面Cd2+的吸附位被逐渐占据,并且pH值为6左右时,Cd2+即可与溶液中的OH-等形成沉淀,使溶液中可移动的Cd2+浓度下降当初始pH值为6.22,即吸附后pH值为7.6时吸附率达到最高值97.6%,因此,将
pH确定为偏中性6~7之间.
在温度25℃、吸附时间1h、浓度为100mg·L-1的100mLCd2+溶液中(pH=5.6),分别放入钢渣、蒙脱石和不同比例制成的复合吸附剂 1.2g,考察复合吸附剂对Cd2+的去除效果,在相同条件下,单一蒙脱石与单一钢渣对Cd2+的吸附率分别约为82.5%和88.0%,吸附量分别为6.88mg·g-1和7.33mg·g-1;而钢渣-蒙脱石复合吸附剂(质量比为1:1)对Cd2+的吸附率约为92.0%,吸附量约为7.67mg·g-1.因此,钢渣-蒙脱石复合吸附剂对Cd2+的吸附效果要好于蒙脱石及钢渣,并且由于散失率(颗粒状材料破碎而产生的粉末在颗粒材料中所占的比例)仅为约2%,成粒效果好,方便使用及回收.
钢渣-蒙脱石复合吸附剂对Cd2+的物理吸附作用取决于其粗糙多孔隙、比表面积大的结构特点,孔隙发达使Cd2+有充足的空间占据,吸附能力强.化学吸附作用主要取决于蒙脱石很强的阳离子交换能力,其层间阳离子可以与水中Cd2+发生交换反应.
在三元混合溶液中,钢渣-蒙脱石复合吸附剂对3种离子的吸附选择排列为Pb2+>Cu2+>Cd2+.虽然Pb2+的离子半径及有效水合离子半径比Cu2+和Cd2+大,但却更易被钢渣-蒙脱石颗粒吸附材料所吸附,而Cu2+与Cd2+的吸附率曲线则较为接近.钢渣中的硅酸盐在水溶液中电离出原硅酸根(SiO4-4)使复合吸附剂表面带大量负电荷,能够很好地吸附水体中的Cd2+;同时,钢渣所含有的碱性氧化物水解,使溶液pH值上升,抑制了H+与Cd2+的竞争作用,也使Cd2+能够更好地被吸附剂吸附.
将最佳吸附条件下吸附饱和的复合吸附剂用去离子水清洗3次,烘干后进行解吸再生,再对Cd2+废水进行吸附处理.利用HNO3(1mol·L-1)、HCl(1mol·L-1)、HCl+NaCl(1:1,1mol·L-1)和NaCl(1mol·L-1)溶液对吸附过重金属离子的复合吸附材料进行再生吸附实验结果,其吸附率分别为72.0%、82.1%、90.5%和95.7%.可知,复合吸附剂可使用1mol·L-1NaCl溶液进行重复再生利用.经3次再生后的实验结果经3次再生复合吸附剂对镉离子的吸附率达到93.5%,散失率仅为3.6%.说明复合吸附剂造粒效果良好,可多次重复使用,解决了粉状蒙脱石吸附
剂固液分离难的问题.
pH值对复合吸附剂吸附Cd2+的效果影响较大,当初始pH<4时,水体中的H+浓度较大,在与Cd2+的竞争中占据上风,此时复合吸附剂中蒙脱石的层间阳离子及钢渣所电离水解出的负电荷主要与H+相互作用发生反应,阻碍吸附剂对Cd2+的吸附.当初始pH值升高至约5时,H+浓度逐渐降低,竞争力减弱,使复合吸附剂能够较好地吸附Cd2+.当初始pH值进一步升高(6~7)时,复合吸附剂对Cd2+的吸附效果达到最佳.同时Cd2+与水体中的OH-形成沉淀,使水体中Cd2+浓度进一步下降,吸附反应达到平衡.
通过温方程的拟合,可以得到Cd2+在复合吸附剂上吸附相对应的常数n值为8.98,由n值大于1可知吸附剂具有较好的吸附性能.
在吸附速率研究中用二级动力学方程对复合吸附剂吸附Cd2+的过程进行了拟合,得到R2值为0.9991,说明可以预测时间对反应的影响.等温吸附研究中用模型对钢渣-蒙脱石复合吸附剂吸附Cd2+的过程进行了拟合,R2值分别为0.9725和0.8800,说明钢渣-蒙脱石复合吸附剂对Cd2+的吸附平衡用Langmuir 模型来描述更为准确,Cd2+在吸附剂表面发生单分子层吸附,经计算,复合吸附剂对Cd2+的饱和吸附量为12.45mg·g-1.
Pb2+与Cd2+的吸附效果差异性较大,相对于Cd2+,Pb2+更优先被钢渣-蒙脱石复合吸附剂所吸附.这是因为Pb2+同时发生水解反应和表面碳位变换而Cd2+仅发生碳位变换的缘故.Cu2+在与水中Cd2+的竞争中占据了上风,更易被钢渣-蒙脱石颗粒吸附剂吸附,这主要是因为Cu2+的有效水合离子半径小于Cd2+且较Cd2+更贴近于Na+的缘故;而且Cu2+主要是专门吸附(内球体络合作用),它可以增加更强的粘合物数量从而降低对Cd2+的吸附,而Cd2+只是进行二价离子交换吸附.
关于金属铁矿吸附的研究显示的选择序列式为Cu2+>Cd2+,Pb2+>Cd2+;等研究金属吸收的非晶铁氢氧化物时发现,Pb2+比Cu2+有更高的选择亲和力,其排序为Pb2+>Cu2+>Cd2+,本文结果与之相符合.而由于互相之间的影响,3种离子
的吸附也都受到了一定影响,吸附剂用量较单一金属体系及两元金属体系有较大增幅.。