人工湿地系统中填充基质对磷的吸附能力

人工湿地中填充基质对磷的吸附、沉淀作用是湿地系统的主要除磷机制,探明基质对磷的吸附能力对人工湿地系统设计至关重要. 分别利用吸附试验和柱吸附试验考察了宝钢钢渣、首钢钢渣、水淬渣和陶粒4种基质对磷的吸附能力,同时进行了浸出液毒性鉴别试验. 吸附试验表明,基质对磷的吸附符合Langmuir和Freundlich模型(R2为0.956～0.989),采用Langmuir模型预测的基质磷吸附量为2.274～3.637 mg/g. 在为期144 d的柱吸附试验中,填充宝钢钢渣和首钢钢渣的试验柱对磷有良好的去除效果,而填充水淬渣和陶粒的试验柱在90 d左右达到吸附饱和状态.在试验期内,基质的累积磷吸附量:宝钢钢渣为7.921 mg/g,首钢钢渣为7.495 mg/g,水淬渣3.317mg/g,陶粒为1.627 mg/g. 浸出液毒性鉴别试验表明,4种基质均有较高的环境安全性,由于2种钢渣和水淬渣具有较高的磷去除效率和便宜的价格,在湿地系统中具有广泛的应用价值.      

钢渣对酸性含Ni(Ⅱ)废水的吸附-中和作用

以碱性钢渣为水处理材料,研究了其吸附、中和酸性含Ni(Ⅱ)废水的工艺过程和机理。结果表明:在钢渣粒度小于2 mm、用量10 g/L、温度25℃、搅拌强度100 r/min条件下钢渣与Ni(Ⅱ)浓度200 mg/L、pH值4.8的废水反应8 min,可使废水中Ni(Ⅱ)浓度降低到0.25 mg/L,pH值升高到7.2,达到GB8978-1996《污水综合排放标准》的要求。钢渣对酸性废水中Ni(Ⅱ)的吸附符合Langmuir等温吸附式,其饱和吸附量达37 mg/g,反应包括钢渣中碱性物质的水解、Ni(Ⅱ)生成Ni(OH)2沉淀、生成的Ni(OH)2沉淀吸附于钢渣表面等几个过程。X射线衍射分析证明钢渣表面吸附了Ni(OH)2沉淀物。     

海藻胶渣在处理高浓度含Zn^2＋废水中的试验研究

利用海藻胶渣吸附法处理高浓度含Zn^2＋废水,试验考察了海藻胶渣用量、反应pH、震荡时间和温度对吸附效果的影响,探讨了吸附作用机理。试验结果表明,海藻胶渣对Zn^2＋有良好的吸附性能,反应的pH、温度和海藻胶渣用量是影响吸附效果的主要因素,在pH7-9,温度30～40℃,用量4％～5％条件下,5～10min内吸附率可达99％以上。     

利用钢渣处理含铜废水的试验研究

钢渣因具有较大的比表面积和特殊的微孔结构而被用于去除废水中的Cu2+。讨论了钢渣去除Cu2+的以下影响因素:振荡时间,溶液的pH值,钢渣粒径和反应温度。研究结果表明,钢渣对Cu2+的吸附能够较好地符合Langmuir和Freundlich吸附等温线,线性相关系数分别为0.9934和0.9913;钢渣对Cu2+的去除主要是静电吸附、表面配合、阳离子交换三种作用,沉淀作用仅在溶液pH值高于6.8时占优势;用钢渣处理含Cu2+废水,Cu2+最优去除率可达99.14%。     

电炉钢渣对水中Cu2+、Cd2+和Pb2+的去除作用

以宝钢电炉钢渣为研究对象,考察了钢渣对溶液中重金属离子Cu2+、Cd2+、Pb2+的吸附动力学、吸附等温线、吸附热力学特征,借助多种分析手段(XRD、BET比表面分析、SEM/EDS等)对钢渣进行了理化性能测试和表征.结果表明,电炉钢渣对重金属离子的吸附速率较快,吸附速率顺序为Cd2+>Pb2+>Cu2+,吸附过程符合一级动力学模型(R2>0.99).吸附等温实验结果表明,Langmuir模型较为适合重金属离子在钢渣上的吸附,实验条件下对Cu2+、Cd2+、Pb2+离子的最大吸附容量分别为0.101、0.058、0.120 mmol.g-1.3种重金属离子在钢渣上的吸附是一个吸热(ΔH0<0)、熵值增大(ΔS0>0)的自发反应过程(ΔG0<0),熵效应是吸附反应自发进行的主要驱动力.SEM/EDS分析结果揭示了吸附前后钢渣表面形貌和化学成分的变化.电炉钢渣以其低价、高效性在重金属废水处理中具有广阔的应用前景.     

钢渣粉末吸附去除废水中磷的研究

选用平均粒径为0.060mm的钢渣粉末作为除磷吸附剂,分析了其组成和结构,研究了溶液pH和温度对钢渣粉末吸附效果的影响,结合吸附动力学过程和吸附等温模型及钢渣粉末组成成分变化探讨其吸附除磷的机理。结果表明:钢渣粉末吸附除磷的动力学过程符合准二级动力学模型。Langmuir等温吸附模型能较好地模拟钢渣对磷的等温吸附过程,理论饱和吸附量为94.61mg/g。钢渣粉末对磷的吸附量远大于钢渣颗粒,且受pH和温度影响较大。随着溶液pH的增大,钢渣粉末对磷的吸附量逐渐减小,当pH=5时,钢渣粉末对磷的吸附量最大。温度升高,有利于钢渣粉末对磷的吸附。X射线荧光光谱(XRF)和傅里叶红外分析(FITR)结果表明,钢渣粉末中CaO、Fe2O3和SiO2在吸附除磷中均发挥了重要作用。     

钢渣-蒙脱石复合吸附剂对水中Cd~(2+)的吸附去除

研究了钢渣-蒙脱石复合吸附剂对废水中Cd2+的吸附性能,并探讨了影响吸附的因素和吸附机理.结果表明,钢渣蒙脱石质量比为1∶1的复合吸附剂对Cd2+的吸附效果优于钢渣及蒙脱石对Cd2+的单一吸附.当温度为25℃,废水pH=6~7时,1.2 g钢渣-蒙脱石复合吸附剂对100 mL Cd2+溶液(100 mg·L-1)吸附60 min后,Cd2+的去除率可达到96.99%.钢渣-蒙脱石复合吸附剂对镉离子的吸附反应符合二级动力学方程,可决系数为0.9991;符合Langmuir方程,可决系数为0.9725.对Cd2+的理论饱和吸附量为12.45 mg·g-1.溶液中Pb2+、Cu2+的存在会降低复合吸附剂对Cd2+的吸附量,且Cd2+受Cu2+的影响较大.吸附饱和的钢渣-蒙脱石颗粒材料用1 mol·L-1的氯化钠溶液再生效果好.     

溶液中腐植酸对钢渣吸附重金属离子的影响

文章以宝钢钢渣和首钢钢渣为吸附剂,通过吸附实验考察了溶液中腐殖酸的存在对钢渣吸附重金属离子Cu2+、Cd2+、Pb2+的影响。研究结果表明钢渣可以同时吸附去除溶液中的腐植酸和重金属离子。腐殖酸的存在可以明显的促进钢渣对重金属离子的吸附。腐殖酸浓度为30 mg/L时,可使宝钢钢渣对Cu2+、Pb2+和Cd2+的理论吸附量分别增大61%、58%和33%;使首钢钢渣对Cu2+和Pb2+的理论吸附量分别增大40%、48%和11%。而重金属离子的存在会抑制腐殖酸在钢渣上的吸附。腐植酸通过在钢渣表面形成"吸附位点—腐植酸—重金属"的结构,来促进钢渣对重金属的吸附。     

钢渣湿法捕获CO_2反应机制研究

以炼钢过程中排放的固体废弃物钢渣为碳捕获剂,进行了钢渣湿法捕获烟气CO2工艺的实验研究。通过分析钢渣的组成成份及反应机理,研究液固比、反应温度、反应时间、pH值及反应产物等主要参数对钢渣湿法碳捕获状况的影响。实验证明,通过合理的设计和适当的操作,可使钢渣湿法碳捕获效率达60%以上,具有一定的应用价值。     

再生条件对钾基CO_2吸附剂吸附性能的影响

通过固定床实验研究了再生条件对钾基CO2吸附剂吸附性能的影响。深入分析了再生温度和气氛对吸附穿透时间和饱和吸附量的影响。研究发现,当再生温度为200℃,N2气氛下再生时效果最佳,在此条件下再生后钾基CO2吸附剂循环性能良好,10次循环后仍然能有很好的吸附效果;再生气氛中有H2O或CO2时会影响再生反应的进行,不利于吸附剂的再生。     

热态钢渣CO_2改性及热力学性能研究

钢渣是来源于炼钢过程的废弃物,其矿物组成与水泥熟料相似,但钢渣中含有较高的f-Ca O,是限制钢渣在建材领域应用的重要原因。基于此,利用CO2改性技术对钢渣进行了改性处理,并通过热力学分析对改性效果进行了验证。结果表明:热力学理论分析与实验结果具有良好的一致性,CO2作为改性气相对钢渣物相组成具有显著改性效果,改性后钢渣中f-Ca O含量可以降到1%以下。     

钢渣吸附剂吸附机理的研究

采用间歇振荡法,研究了钢渣吸附模式、选择性以及等温吸附方程。结果表明,钢渣对阳离子的吸附容量远远大于对阴离子的吸附容量,其吸附模式属于离子交换;其对重金属离子具有一定的吸附选择性,其选择性能与离子的电性、电价、离子半径和水化热等因素有关;钢渣吸附Pb2＋是单层吸附,符合Langmuir等温吸附方程。     

几种基质对磷的吸附效果对比研究

文章对钢渣、炉灰、锅炉渣和天然土壤四种基质对磷的吸附效果进行了实验研究。结果表明钢渣对磷的吸附能力优于其他三种基质。其主要吸附特征表现为:在控制T=(25±1)℃,pH值为7.5条件下,处理相同浓度的含磷废水,钢渣投加量最小,反应时间最短。而且钢渣除磷的最佳pH值在7左右,最佳温度在25～30℃,适于南方地区生活污水特征。在废水中磷含量≤10mg/L时,经钢渣吸附处理,处理水剩余磷的浓度0.5mg/L,磷的去除率可达98.3%,低于《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标准。     

FeCl3改性钢渣脱除燃煤烟气中Hg0的研究

以钢铁厂废弃钢渣为原料,以丙酮溶液为分散剂制备FeCl₃改性材料,在固定床吸附评价装置上考察了钢渣在FeCl₃改性前后对模拟烟气中Hg脱除效果的影响,并结合吸附试验与微观表征对改性催化剂的脱汞性能进行分析.结果表明:氯是FeCl₃改性钢渣吸附剂的主要活性组分,FeCl₃的掺入使钢渣的比表面积由1.06 m2/g提高到1.32 m2/g,进而提高吸附剂的汞吸附容量,经FeCl₃改性后废弃钢渣对汞的脱除效率比未改性前提升了3.2倍.SO₂的存在降低了FeCl₃改性钢渣材料的脱汞性能,持续通入的SO₂与吸附剂接触占据了部分孔道和表面活性位点,使得对单质汞的吸附效率下降,200℃时含有SO₂时的FeCl₃改性钢渣吸附剂吸附量比未通入SO₂气体的改性材料降低了75.57%;在含有HCl气体的烟气体系中,FeCl₃改性钢渣材料对汞的脱除效率从3432.70 ng/g升至10341.10 ng/g,并且随着反应温度的升高零价汞向氧化态汞转化的效率增加.研究显示,SO₂的存在降低了FeCl₃改性钢渣吸附剂的脱汞性能,而HCl气体有效地促进了FeCl₃改性钢渣吸附剂对零价汞（Hg0）的脱除.      

O2/CO2气氛下氮反应机理的研究

选取CH4、O2、CO2、Ar、NO、NH3，等气体，作为混合气和煤粉一起送入一维沉降炉内，以模拟O2／CO2气氛下煤中燃料氮、循环NO以及二者的相互作用对NO排放的影响，结果显示，在还原性气氛下NH3、HCN、CH4、CO与循环NO间的反应是NO排放下降的主要因素，且煤焦与NO的异相反应、吸附反应对NO的降解效果要明显高于氧化性气氛，同时，CO2体积分数的增加使得燃料中氮的氧化率升高，循环NO的降解率下降；氧化性气氛下随CO2体积分数的增加，燃料中氮的氧化率也增加，但循环NO的降解率升高．当CO2体积分数不变时，其对NO降解的作用随循环NO体积分数的增加愈加明显，在循环NO也不变且CO2体积分数较低时，随过量空气系数的增加，循环NO的降解率下降，而CO2体积分数较高时则出现相反情况。     

庆大霉素菌渣炭的制备及吸附丙酮气体的性能

以庆大霉素菌渣为原料,通过热重分析考察了化学活化剂-碳酸钾(K2CO3)对菌渣热解过程的影响,确定了菌渣制备活性炭的活化温度范围。借助SEM、BET和FTIR等表征手段,以碘吸附值和BET比表面积为评价指标,通过正交实验确定了庆大霉素菌渣炭的最佳制备条件。以丙酮气体为目标污染物,考察了该菌渣炭对丙酮气体的吸附净化性能,并对其等温吸附过程进行了理论模型探讨。研究结果表明,K2CO3对庆大霉素菌渣低温段的热解起催化作用,而对其高温段的热解则起抑制作用。在最佳工艺条件下(活化比1∶3、活化温度800℃、活化时间1 h),所制得菌渣炭具有良好的微孔和中孔结构,BET比表面积为718.6 m2/g,碘吸附值为1 119.3mg/g。菌渣炭对丙酮气体吸附性能良好,实验条件下的最大饱和吸附量为0.317 g/g,吸附曲线符合Freundlich和Langmuir方程,且后者优于前者。     

改性柠檬渣的结构特征及其对Cu2+的吸附性能

为研究柠檬渣对污水中Cu2+的吸附性能,利用H₂SO₄与NaOH对柠檬渣进行改性制备吸附剂,并采用响应曲面法对制备工艺进行了优化. 测试了吸附剂的比表面积、孔容与孔径等性能,并利用红外光谱(IR)、紫外光谱(UV)、差热分析(TG-DTA)、X射线衍射(XRD)、电镜(SEM)和能谱(EDS)对吸附剂进行了表征. 通过响应面法优化后的最佳改性条件:H₂SO₄改性后的炭化温度为80 ℃,NaOH改性后的炭化温度为90 ℃,w(NaOH)∶w(H₂SO₄)为0.3.改性后的柠檬渣较原柠檬渣比表面积由88.3 m2/g增至392.2 m2/g,灰分率降低了90.7%,碘吸附值提高了近5倍,孔径分布主要是中孔;柠檬渣属于无定型结构,改性后的柠檬渣有CC生成,形成了芳香烃,表面形成了密集的孔;改性后柠檬渣主要由碳元素组成,从而能有效吸附Cu2+,对Cu2+的吸附率能达到85.3%. 由红外分析可知,改性后的柠檬渣吸附Cu2+后3 804 cm-1处的吸收峰消失,说明Cu2+取代了这个吸收峰所代表的官能团及部分O—H中的H+.      

不同pH下铁氧化物表面结合铁系统还原硝基苯的研究

研究了针铁矿、赤铁矿、磁铁矿和钢渣4种铁氧化物表面结合铁系统对硝基苯的还原转化,并对不同pH值下的还原机制进行了分析.在pH为6.5～7.0时,赤铁矿、磁铁矿和钢渣通过吸附Fe(Ⅱ)形成的表面结合铁系统,对硝基苯具有较强的还原能力,还原效果由高到低依次为磁铁矿、赤铁矿和钢渣,磁铁矿、赤铁矿还原率随着pH值升高而升高,而钢渣组还原率差别不大.针铁矿虽然吸附的Fe(Ⅱ)量最多,但没有还原活性.在pH值为6.0时,赤铁矿和磁铁矿对Fe(Ⅱ)吸附量较少,对硝基苯没有还原效果,而钢渣在pH 6.0时仍可吸附大量Fe(Ⅱ),对硝基苯的还原率与pH 7.0时相当.在pH超过7.5时,溶解性Fe(Ⅱ)转化为Fe(OH)₂,Fe(OH)₂成为系统的还原动力,铁氧化物的存在反而抑制了Fe(Ⅱ)系统的还原能力.     

基于湿法脱硫技术的钢渣微粉脱硫效率的研究

以转炉热泼渣、铸余渣、转炉滚筒渣、铁水脱硫渣、电炉热泼渣和电炉滚筒渣作为吸收剂,进行湿法脱硫工艺的实验研究。通过分析钢渣微粉的粒径,钢渣微粉的主要化学成分,以及反应机理,研究钢渣微粉种类、钢渣微粉浆液的质量浓度、液气比对脱硫效率的影响。结果表明:在综合考虑实验结果与经济性因素的情况下,适宜工艺参数是铁水脱硫渣微粉作为吸收剂,采样时间为10 min,液气比为15.0 L/m3,钢渣微粉浆液的质量浓度均为5.0%,其脱硫效率可达66.82%     

转炉钢渣热闷循环水水质稳定技术研究

由于转炉钢渣热闷循环水具有"高水温、高硬度、高碱度、高pH和高蒸发"的工艺特点,系统出现了严重的结垢问题。探讨采用CO2处理钢渣热闷循环水达到水质稳定的可行性。结果表明:采用液态CO2,穿孔管曝气器,平流沉淀池作为主要的反应工艺,控制pH在8.5～10.0之间,可以使出水总硬降到150 mg/L(以CaCO3计)以下,结垢现象得到明显的缓解。