改性鋼渣對海水中汞和砷的吸附性能研究.pdf

1、我國近岸海域汞和砷污染問題突出，汞和砷具有生物累積效應(yīng)，能夠干擾海洋生物的生理行為，對人類健康構(gòu)成潛在威脅。采用“以廢治廢”的循環(huán)經(jīng)濟模式，以工業(yè)廢物作為吸附材料治理重金屬污染在國外已經(jīng)成為一種趨勢。鋼渣是煉鋼過程中產(chǎn)生的廢物，價格低廉、密度大、比表面積大、具有多孔結(jié)構(gòu)、含有一定量具備吸附性能的鈦和鐵，是理想的吸附材料。已有一些研究探討了鋼渣以及改性鋼渣對廢水(淡水)中的磷酸鹽、氨氮以及鉛等污染物的吸附性能，日本曾將鋼渣應(yīng)用于海洋水體污

2、染治理，然而，將改性鋼渣應(yīng)用于海洋重金屬污染治理的相關(guān)研究在國內(nèi)尚未見報道。因此，本文以鋼渣為實驗材料，制備了酸改性、堿改性、熱改性和鹽改性等4種改性鋼渣，采用單因素影響實驗探討了未改性鋼渣以及4種改性鋼渣在不同振蕩時間、含汞和砷海水初始濃度、溫度、pH值等條件下，對海水中汞和砷的吸附性能，并對5種鋼渣的安全性進行了分析，為鋼渣在海洋汞和砷污染治理方面的實際應(yīng)用提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和設(shè)計依據(jù)。研究結(jié)果如下：
　　(1)5種鋼渣在振蕩時間為

3、120min、溫度為15-35℃以及弱酸性條件下對海水中汞的去除效果較好，但除未改性鋼渣外，去除率在pH值為8時較6時無顯著差異，初始濃度的變化對不同鋼渣的影響程度不同，經(jīng)過酸改性、堿改性和熱改性的鋼渣可以更好的適應(yīng)海水中汞濃度的變化。酸改性鋼渣對汞的去除效果最好，堿改性鋼渣次之。在25℃、pH值為8、振蕩為120min，含汞海水濃度為4μg/L時，酸改性和堿改性鋼渣對汞的去除率可以達到95.9％和91.9%，較相同條件下，未改性鋼渣對

4、汞的去除率有明顯提升(70.0%)。Freundlich經(jīng)驗公式能夠較好的描述5種鋼渣對汞的等溫吸附行為，除酸改性鋼渣外，相關(guān)系數(shù)均在0.9以上，酸改性鋼渣的lgK值最大，吸附能力最強，與吸附效果一致。
　　(2)5種鋼渣在振蕩時間為120min、溫度為15-35℃以及弱酸性條件下對海水中砷的去除效果較好，但去除率在pH值為8時較6時無顯著差異，初始濃度的變化對不同鋼渣的影響程度不同，經(jīng)過堿改性的鋼渣能夠更好地適應(yīng)海水中砷濃度的變

5、化。堿改性鋼渣對砷的去除效果最好，熱改性鋼渣次之，最大去除率分別為90.9%和85.1%，分別較未改性鋼渣在相同條件下對砷的去除率有明顯提升。Langmuir經(jīng)驗公式較 Freundlich經(jīng)驗公式能夠更好的描述未改性和鹽改性鋼渣對砷的吸附行為，相關(guān)系數(shù)均在0.9以上；Freundlich經(jīng)驗公式較Langmuir經(jīng)驗公式能夠更好的描述另外3種改性鋼渣對砷的吸附行為，除熱改性鋼渣外，相關(guān)系數(shù)均在0.9以上。
　　(3)將鋼渣應(yīng)用于

6、海洋工程的安全性較高，投加鋼渣之后，會使海水的pH值超過四類海水水質(zhì)標準，但無機氮、活性磷酸鹽濃度可以滿足二類海水水質(zhì)標準，汞、砷、銅、鉛、鋅、鎘等重金屬濃度可以滿足一類海水水質(zhì)標準，實際應(yīng)用時，考慮到海洋是一個巨大的、開放的緩沖體系，可以通過控制鋼渣投加量以及合理選址來降低或消除pH值變化給海洋生物帶來的不良影響。
　　綜上，將堿改性鋼渣應(yīng)用于海洋工程實際，可以解決海洋汞和砷污染問題，同時實現(xiàn)“以廢治廢”，解決鋼渣堆積難題，有利