钢渣处理酸性含铅废水的性能研究-环境工程专业论文.docxVIP

硕士学位论文 硕士学位论文 钢渣处理酸性含铅废水的性能研究 摘 要 铅作为一种重金属污染源，进入环境后不能被微生物降解，若不能被妥善处理，会 对环境和人体造成巨大危害。因此需寻找一种安全可靠且经济有效的方式处理含铅废 水。钢渣作为炼钢过程中产生的一种固体废弃物，具有较大比表面积和多孔结构，是一 种良好的吸附剂。所以，本文利用钢渣作为一种酸性含Pb(II)废水的处理剂。 利用XRF、XRD、FTIR等测试手段对钢渣的组成和形貌进行观察。结果显示，钢 渣的主要成分有CaO、Si02、CaSi04和钙铁复合氧化物等矿物成分。钢渣表面粗糙多 孔，主要有羟基基团、含硅基团等。对原钢渣进行浸出毒性实验分析可知，利用废弃钢 渣作为Pb(II)废水的水处理剂无二次污染的风险。 采用响应面优化法，探究钢渣对酸性含Pb(II)废水的最佳吸附条件并采用 Box．Behnkendesign法对吸附过程进行优化，以吸附率为响应目标，选择反应时间、钢 渣粒径、初始浓度和钢渣投加量为主要因素，进行4因素3水平实验。结果显示，Pb(II) 去除率的理论最优值为76．32％，此时最佳吸附条件为：反应时间5 h、钢渣粒径80目、 初始浓度12．1l mg／L、吸附剂用量O．77 g／L。 对酸性含Pb(II)废水进行动态吸附实验，探究钢渣粒径、填料层高度、进液流量、 吸附柱高径比、初始浓度对吸附过程的影响。结果显示，增大钢渣粒径、降低柱高、增 大流量、加大高径比、增加初始浓度均会缩短穿透时间。各操作条件下单位动态吸附量 在32．2l～110．45mg／g之间，吸附柱效率均达至JJ51．15％以上，说明钢渣吸附柱对Pb(II)的去 除效果较好。动态吸附过程可用BDST模型很好地拟合(R20．95)。 研究了钢渣吸附Pb(II)的机理。结果显示，Langmuir吸附等温模型、伪一级动力学 模型可以很好地描述钢渣对Pb(II)的吸附过程。热力学研究结果表明，钢渣对Pb(II)的 吸附是一个自发、吸热、熵增的过程。对滤液中离子成分的分析和对吸附Pb(II)后钢渣 的表征结果显示，吸附过程中主要存在离子交换和化学吸附作用。 在一般铅蓄电池厂常用的废水处置方式中，对用传统化学沉淀法处置方式的药剂成 本和用钢渣处置的药剂成本进行了比较。还比较了钢渣与活性炭等其他吸附剂的最大吸 附量。结果显示，用钢渣作为Pb(II)废水处理剂，药剂成本仅为0．34元／kg(Pb)，在相同 反应条件下，钢渣和活性炭对Pb(II)的理论最大饱和吸附量分别为221．73 mg／g和130．38 mg／g。由此可见钢渣用作Pb(II)废水处理剂的药剂成本低且吸附量大，有良好的经济效 益。 关键词： 钢渣，铅离子，吸附，响应面优化，动态吸附，吸附机理，技术经济效益 万方数据 硕士学位论文 硕士学位论文 钢渣处理酸性含铅废水的性能研究 Abstract Pb(II)acts as pollution source is more and more common，this is a severe threat to the life and health of public．In this article，steel slag Was investigated as a absorbent of removing heavy metal Pb(II)in aqueous solution． Modem characterization methods(SEM，XRD，BET．ect)were employed to characterize the adsorption samples．The results showed that the chemical composition are mainly CaO，Si02 and the mineral composition of steel slag are mainly calcium silicate，Ca Fe composite oxide．With a rough and porous surface，steel slag contained various ac