鋼渣對水中重金屬離子的吸附去除研究.pdf

1、吸附法處理重金屬廢水的核心問題是選擇高吸附性能、低成本的吸附劑。本文選取鋼鐵工業(yè)產(chǎn)生的廢棄鋼渣（寶鋼鋼渣和首鋼鋼渣）作為研究對象，以Cu2+、Cd2+、Pb2+做為目標離子，從吸附能力、影響因素、微觀結構、機理模型、應用條件控制和吸附能力提高等方面系統(tǒng)化研究鋼渣對重金屬的吸附去除性能，力求達到同時實現(xiàn)工業(yè)廢物資源再利用和重金屬廢水治理的雙贏效果。
　　在溫度為25℃、溶液pH為5、鋼渣粒徑為0.45～0.90mm條件下，根據(jù)Lan

2、gmuir模型計算得寶鋼鋼渣對Cu2+、Cd2+、Pb2+的理論吸附容量分別為0.101、0.058和0.120 mmol/L；首鋼鋼渣對Cu2+、Cd2+、Pb2+的理論吸附容量分別為0.156、0.166和0.145 mmol/L；兩種鋼渣對重金屬的理論吸附容量顯著高于三種常用的高效能吸附劑沸石、陶粒和蛭石。在pH為2～8、溫度為15～35℃、鋼渣粒徑為0.45～4.00mm的范圍內(nèi)，pH值增大、溫度上升和粒徑減小均可導致鋼渣對重金

3、屬的吸附量和去除率上升。共存陽離子中以Al3+和Fe3+對鋼渣吸附Cu2+、Cd2+、Pb2+的抑制作用最強；陰離子中的PO43-和HCO3-顯著提高鋼渣對3種重金屬離子吸附量。溶液中腐殖酸的存在明顯提高鋼渣對Pb2+和Cu2+的吸附量。
　　鋼渣對重金屬離子的吸附過程符合一級動力學模型，且吸附速率受顆粒內(nèi)擴散步驟控制。吸附過程的△G0<0，△H0>0，△S0>0，表明鋼渣對重金屬離子的吸附作用是一個自發(fā)、吸熱、熵值變大的過程。對

4、鋼渣吸附重金屬前后的樣品的表征結果表明，重金屬離子與鋼渣表面的鈣氧化物和硅氧化物間的離子交換作用和表面絡合沉淀作用是鋼渣對重金屬離子吸附去除的主要機制。
　　動態(tài)吸附柱實驗結果表明，減小進水流速和重金屬離子濃度可以延長吸附柱的穿透時間和耗竭時間，減小鋼渣粒徑增大穿透時間但減小耗竭時間。在溫度為常溫，吸附柱內(nèi)徑為10mm，固定床高度為60mm，進水流速為5 mL/min，重金屬離子初始濃度為20 mg/L，填充粒徑為0.45～0.9

5、0mm的操作條件下，Cu2+、Cd2+和Pb2+對應的單位質(zhì)量吸附量Qac max分別為0.95、1.85和3.52 mg/g；對應的穿透時間分別為155、244和616min；對應的耗竭時間分別為606、1252和1965min；對應的最高柱效率分別為60.37％、54.48%和57.26%。鋼渣對三種重金屬離子的吸附優(yōu)先順序為Pb2+>Cd2+>Cu2+。
　　鋼渣可自發(fā)吸附溶液中磷酸根，吸附磷酸根后鋼渣的比表面積增大。吸磷后

6、鋼渣對Cu2+、Cd2+、Pb2+的理論吸附量分別增大為吸磷前的1.59、1.50和1.89倍。動態(tài)吸附實驗的結果表明，相同條件下吸磷后鋼渣對Cu2+、Cd2+和Pb2+的單位質(zhì)量吸附量Qac max分別增大為改性前的2.18、1.77和1.81倍；吸附柱穿透時間分別延長為改性前的2.19、1.78和1.83倍；耗竭時間分別延長為改性前的2.34、1.65和2.03倍；柱效率分別提高了5.0%、8.4%和6.9%。鋼渣具有同時去除廢水中