爐渣去除廢水中重金屬離子的研究.pdf

1、隨著工業(yè)的發(fā)展，重金屬廢水的排放量越來越大。鑒于其對環(huán)境的持久污染及對人體和其他生物生長的危害，對重金屬廢水污染進(jìn)行有效治理成為環(huán)境污染治理工作中的難點(diǎn)和熱點(diǎn)，需要投入大量的時(shí)間和精力去研究和探索。由于吸附法具有吸附劑來源廣泛、選擇性高、易回收、節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)，目前成為重金屬廢水的一種有效處理方法被廣泛應(yīng)用。爐渣是一種有效、廉價(jià)、具有潛在作用的吸附凈化劑。用其處理廢水，可實(shí)現(xiàn)以廢治廢，污染控制與廢棄物資源化并行的目的，能在實(shí)現(xiàn)變廢為寶、充分

2、利用資源的同時(shí)改善生態(tài)環(huán)境，應(yīng)積極推廣使用。 本論文綜述了重金屬廢水污染特點(diǎn)、國內(nèi)外處理重金屬廢水污染研究現(xiàn)狀及爐渣在廢水處理方面的應(yīng)用，介紹了一些具體有代表性的實(shí)例，并介紹了吸附理論的基本概念。論文以廢棄鍋爐爐渣制備了平均粒徑為0.125mm的爐渣顆粒，采用掃描電鏡及X射線衍射儀對其進(jìn)行了形貌觀察和元素分析。考察了爐渣對水中重金屬離子Cr(Ⅵ)、Cr3+、Pb2+的處理性能和溶液初始pH值、爐渣投加量、溶液初始濃度、溫度等因

3、素對爐渣處理效果的影響，研究了爐渣處理Cr(Ⅵ)的機(jī)理及吸附Cr3+、Pb2+的熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)參數(shù)，探討了對爐渣動(dòng)態(tài)吸附Pb2+的性能。結(jié)果表明： 1. 爐渣顆粒為典型的蜂窩狀構(gòu)造，具有非常發(fā)達(dá)的微孔結(jié)構(gòu)和較高的比表面積。經(jīng)掃描電鏡/能量色散譜的元素分析，爐渣中含有C、O、Si、Al、K、Ca、Fe、Ti等元素，各種金屬元素及硅元素主要以氧化物形式存在。 2. 爐渣對Cr(Ⅵ)具有較高的去除效率，室溫下，在廢水初始p

4、H=1、爐渣投加量為8g/L、反應(yīng)時(shí)間為240min的條件下，初始濃度為10mg/L的Cr(Ⅵ)廢水，去除率可達(dá)99.2％。對于初始濃度低于50mg/L的Cr(Ⅵ)廢水，投加適量的爐渣，均可使處理后出水中Cr(Ⅵ)濃度降低到排放標(biāo)準(zhǔn)以下。爐渣對Cr(Ⅵ)的去除主要是由于酸性條件下爐渣中溶出的Fe2+對Cr(Ⅵ)的還原作用所致，爐渣對Cr(Ⅵ)的吸附作用很小。爐渣對Cr(Ⅵ)的還原反應(yīng)符合一級反應(yīng)動(dòng)力學(xué)規(guī)律，反應(yīng)速率較慢，且反應(yīng)速率常數(shù)隨

5、pH的降低而增大，在pH為0.55、1.00和2.00的條件下，反應(yīng)速率常數(shù)分別6.0×10-3、3.3×10-3、4.0×10-4min-1。 3. 爐渣顆粒對Cr3+及Pb2+均有較好的去除效果。在初始pH=2，爐渣投加量為12g/L，震蕩時(shí)間為180min的條件下，初始濃度為50mg/L的Cr3+和Pb2+的去除率分別可達(dá)97.3％和99.0％，殘余的Cr3+和Pb2+濃度分別為1.34mg/L和0.49mg/L，可到到

6、國家排放標(biāo)準(zhǔn)。爐渣顆粒對Cr3+及Pb2+的去除由于爐渣對Cr3+及Pb2+的吸附所致。吸附等溫線可用Freundlich吸附模式和Langmuir吸附模式較好地描述。在初始pH=2.4的條件下，Cr3+及Pb2+的極限吸附量分別為25.25mg/g和42.55mg/g。Freundlich吸附常數(shù)1/n<0.5，吸附過程易于進(jìn)行。爐渣對Cr3+及Pb2+的吸附速率實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可很好地用準(zhǔn)二級動(dòng)力學(xué)方程擬合。在pH=2的條件下，Cr3+及P

7、b2+的速率常數(shù)分別為0.022和0.011 。爐渣對Cr3+及Pb2+的吸附速度主要受孔擴(kuò)散過程控制。 4. 爐渣吸附重金屬離子機(jī)理：(1)重金屬離子與爐渣之間由于范德華力、偶極間力和氫鍵力等的作用，被吸附到爐渣表面，進(jìn)而進(jìn)入爐渣孔道內(nèi)部。(2)氧化物礦物質(zhì)對重金屬離子存在專性吸附，這種吸附作用與離子水化自由能大小有關(guān)。水化自由能越大，水合離子越難脫水，則離子越不易與表面位反應(yīng)。(3)重金屬離子可以與爐渣中Ca2+、K+進(jìn)

8、行離子交換，從而被爐渣束縛固定，但爐渣Ca2+、K+含量很小，這種作用可以忽略。 5. 爐渣對Pb2+的動(dòng)態(tài)吸附性能良好，在廢水初始pH值為2、廢水流速為4mL/min的條件下，動(dòng)態(tài)吸附容量為5.06mg/g，吸附柱效率為62.1％。吸附飽和的爐渣可用1.0mol/L的鹽酸溶液較好地再生。再生后的爐渣動(dòng)態(tài)吸附容量為4.77mg/g，可達(dá)原爐渣動(dòng)態(tài)吸附容量的94.4％。 通過以上研究，我們初步確定了爐渣處理水中重金屬離