本文關(guān)鍵詞：鋼渣處理酸性含鉛廢水的性能研究

  更多相關(guān)文章： 鋼渣 鉛離子 吸附 響應(yīng)面優(yōu)化 動(dòng)態(tài)吸附 吸附機(jī)理 技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益

【摘要】：鉛作為一種重金屬污染源,進(jìn)入環(huán)境后不能被微生物降解,若不能被妥善處理,會(huì)對(duì)環(huán)境和人體造成巨大危害。因此需尋找一種安全可靠且經(jīng)濟(jì)有效的方式處理含鉛廢水。鋼渣作為煉鋼過(guò)程中產(chǎn)生的一種固體廢棄物,具有較大比表面積和多孔結(jié)構(gòu),是一種良好的吸附劑。所以,本文利用鋼渣作為一種酸性含Pb(Ⅱ)廢水的處理劑。利用XRF、XRD、FTIR等測(cè)試手段對(duì)鋼渣的組成和形貌進(jìn)行觀察。結(jié)果顯示,鋼渣的主要成分有CaO、SiO2、CaSiO4和鈣鐵復(fù)合氧化物等礦物成分。鋼渣表面粗糙多孔,主要有羥基基團(tuán)、含硅基團(tuán)等。對(duì)原鋼渣進(jìn)行浸出毒性實(shí)驗(yàn)分析可知,利用廢棄鋼渣作為Pb(Ⅱ)廢水的水處理劑無(wú)二次污染的風(fēng)險(xiǎn)。采用響應(yīng)面優(yōu)化法,探究鋼渣對(duì)酸性含Pb(Ⅱ)廢水的最佳吸附條件并采用Box-Behnken design法對(duì)吸附過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化,以吸附率為響應(yīng)目標(biāo),選擇反應(yīng)時(shí)間、鋼渣粒徑、初始濃度和鋼渣投加量為主要因素,進(jìn)行4因素3水平實(shí)驗(yàn)。結(jié)果顯示,Pb(Ⅱ)去除率的理論最優(yōu)值為76.32%,此時(shí)最佳吸附條件為：反應(yīng)時(shí)間5 h、鋼渣粒徑80目、初始濃度12.11 mg/L、吸附劑用量0.77 g/L。對(duì)酸性含Pb(Ⅱ)廢水進(jìn)行動(dòng)態(tài)吸附實(shí)驗(yàn),探究鋼渣粒徑、填料層高度、進(jìn)液流量、吸附柱高徑比、初始濃度對(duì)吸附過(guò)程的影響。結(jié)果顯示,增大鋼渣粒徑、降低柱高、增大流量、加大高徑比、增加初始濃度均會(huì)縮短穿透時(shí)間。各操作條件下單位動(dòng)態(tài)吸附量在32.21～110.45m∥g之間,吸附柱效率均達(dá)到51.15%以上,說(shuō)明鋼渣吸附柱對(duì)Pb(Ⅱ)的去除效果較好。動(dòng)態(tài)吸附過(guò)程可用BDST模型很好地?cái)M合(R2≥0.95)。研究了鋼渣吸附Pb(Ⅱ)的機(jī)理。結(jié)果顯示,Langmuir吸附等溫模型、偽一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型可以很好地描述鋼渣對(duì)Pb(Ⅱ)的吸附過(guò)程。熱力學(xué)研究結(jié)果表明,鋼渣對(duì)Pb(Ⅱ)的吸附是一個(gè)自發(fā)、吸熱、熵增的過(guò)程。對(duì)濾液中離子成分的分析和對(duì)吸附Pb(Ⅱ)后鋼渣的表征結(jié)果顯示,吸附過(guò)程中主要存在離子交換和化學(xué)吸附作用。在一般鉛蓄電池廠常用的廢水處置方式中,對(duì)用傳統(tǒng)化學(xué)沉淀法處置方式的藥劑成本和用鋼渣處置的藥劑成本進(jìn)行了比較。還比較了鋼渣與活性炭等其他吸附劑的最大吸附量。結(jié)果顯示,用鋼渣作為Pb(Ⅱ)廢水處理劑,藥劑成本僅為0.34元/kg(Pb),在相同反應(yīng)條件下,鋼渣和活性炭對(duì)Pb(Ⅱ)的理論最大飽和吸附量分別為221.73 mg/g和130.38mg/g。由此可見(jiàn)鋼渣用作Pb(Ⅱ)廢水處理劑的藥劑成本低且吸附量大,有良好的經(jīng)濟(jì)效益。
【關(guān)鍵詞】：鋼渣 鉛離子 吸附 響應(yīng)面優(yōu)化 動(dòng)態(tài)吸附 吸附機(jī)理 技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：X703
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 1 緒論11-17
• 1.1 酸性含鉛廢水的來(lái)源及處理現(xiàn)狀11-12
• 1.1.1 鉛蓄電池廠酸性含鉛廢水的性質(zhì)與危害11
• 1.1.2 鉛蓄電池廠酸性含鉛廢水的處理現(xiàn)狀11-12
• 1.2 鋼渣的來(lái)源及利用現(xiàn)狀12-15
• 1.2.1 鋼渣的來(lái)源及性質(zhì)12-13
• 1.2.2 鋼渣的資源化利用現(xiàn)狀13-15
• 1.3 課題研究的目的、意義和內(nèi)容15-17
• 1.3.1 課題研究的目的和意義15
• 1.3.2 課題研究的內(nèi)容15-17
• 2 實(shí)驗(yàn)材料和方法17-27
• 2.1 實(shí)驗(yàn)材料17-18
• 2.1.1 鋼渣17
• 2.1.2 實(shí)驗(yàn)試劑17
• 2.1.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)備17-18
• 2.2 實(shí)驗(yàn)方法18-24
• 2.2.1 響應(yīng)面優(yōu)化實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)18
• 2.2.2 動(dòng)態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)方法18-21
• 2.2.3 吸附機(jī)理探究實(shí)驗(yàn)方法21-24
• 2.3 分析方法24-27
• 2.3.1 Pb(Ⅱ)濃度測(cè)定24
• 2.3.2 鋼渣成分分析及表征方法24-27
• 3 鋼渣成分分析及表征27-33
• 3.1 鋼渣的化學(xué)組成27
• 3.2 鋼渣的礦物組成27-28
• 3.3 鋼渣的紅外光譜分析28-29
• 3.4 鋼渣的微觀形貌29
• 3.5 鋼渣的比表面積和孔隙度29-30
• 3.6 鋼渣用作水處理劑的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)30-31
• 3.7 本章小結(jié)31-33
• 4 鋼渣對(duì)酸性含鉛廢水最佳吸附條件的響應(yīng)面優(yōu)化33-45
• 4.1 BBD法實(shí)驗(yàn)優(yōu)化結(jié)果33-35
• 4.2 響應(yīng)面分析35-41
• 4.2.1 粒徑和反應(yīng)時(shí)間35-36
• 4.2.2 濃度和反應(yīng)時(shí)間36-37
• 4.2.3 投加量和反應(yīng)時(shí)間37-38
• 4.2.4 濃度和粒徑38-39
• 4.2.5 投加量和粒徑39-40
• 4.2.6 投加量和濃度40-41
• 4.3 驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)41-42
• 4.4 討論42
• 4.5 本章小結(jié)42-45
• 5 鋼渣對(duì)酸性含鉛廢水動(dòng)態(tài)吸附研究45-55
• 5.1 不同操作條件下吸附柱相關(guān)參數(shù)計(jì)算結(jié)果45-46
• 5.2 不同操作條件對(duì)動(dòng)態(tài)吸附的影響46-52
• 5.2.1 鋼渣粒徑46-47
• 5.2.2 進(jìn)液流量47-49
• 5.2.3 吸附柱柱高49-50
• 5.2.4 吸附柱高徑比50-51
• 5.2.5 進(jìn)液濃度51-52
• 5.3 動(dòng)態(tài)吸附過(guò)程出水pH變化趨勢(shì)52-53
• 5.4 穿透曲線的BDST模型擬合53-54
• 5.5 本章小結(jié)54-55
• 6 鋼渣對(duì)Pb(Ⅱ)去除機(jī)理探究55-67
• 6.1 吸附等溫線研究55-57
• 6.2 吸附熱力學(xué)研究57-58
• 6.3 吸附動(dòng)力學(xué)研究58-61
• 6.3.1 偽一級(jí)偽二級(jí)吸附動(dòng)力學(xué)模型58-60
• 6.3.2 離子內(nèi)擴(kuò)散模型60-61
• 6.4 鋼渣吸附后濾液離子成分61-62
• 6.5 Pb(Ⅱ)在鋼渣上賦存形態(tài)分析62-63
• 6.5.1 XRD62
• 6.5.2 FTIR62-63
• 6.5.3 SEM63
• 6.6 吸附Pb(Ⅱ)后鋼渣溶出63-64
• 6.7 討論64
• 6.8 本章小結(jié)64-67
• 7 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析67-73
• 7.1 鋼渣與常用化學(xué)沉淀法藥劑成本對(duì)比67-68
• 7.2 鋼渣與常用吸附劑吸附量對(duì)比68-71
• 7.2.1 鋼渣與活性炭對(duì)鉛離子的吸附性能對(duì)比68-70
• 7.2.2 鋼渣與其他吸附劑對(duì)鉛離子吸附性能的對(duì)比70-71
• 7.3 吸附Pb(Ⅱ)后鋼渣的資源化利用71-72
• 7.4 本章小結(jié)72-73
• 8 結(jié)論與展望73-75
• 8.1 結(jié)論73-74
• 8.2 展望74-75
• 致謝75-77
• 參考文獻(xiàn)77-83
• 附錄83

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 張春雷;國(guó)內(nèi)外鋼渣再利用技術(shù)發(fā)展動(dòng)態(tài)及對(duì)鞍鋼開(kāi)發(fā)鋼渣產(chǎn)品的探討[J];鞍鋼技術(shù);2003年04期

2 秦萍;鋼渣治理與利用技術(shù)的進(jìn)展[J];沿海環(huán)境;2003年01期

3 陳盛建,高宏亮;鋼渣綜合利用技術(shù)及展望[J];南方金屬;2004年05期

4 楊傳舉;濟(jì)鋼鋼渣綜合利用現(xiàn)狀和建議[J];中國(guó)資源綜合利用;2004年12期

5 任玉森,張宏偉,顧德仁,楊廣福,陳亮;鋼渣在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用研究(一)[J];寶鋼技術(shù);2005年03期

6 冷光榮,朱美善;鋼渣處理方法探討與展望[J];江西冶金;2005年04期

7 黃勇剛,狄煥芬,祝春水;鋼渣綜合利用的途徑[J];工業(yè)安全與環(huán)保;2005年01期

8 管建紅;寶鋼鋼渣處理技術(shù)的發(fā)展及其產(chǎn)品特點(diǎn)[J];冶金叢刊;2005年01期

9 李燦華;鐘風(fēng)萬(wàn);;鋼渣治理與利用技術(shù)的進(jìn)展[J];武鋼技術(shù);2006年01期

10 張立國(guó);于淑娟;袁慧;任偉;;鞍鋼鋼渣綜合利用現(xiàn)狀與分析[J];中國(guó)冶金;2008年09期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 朱桂林;楊景玲;李可;孫樹(shù)杉;;科學(xué)選擇鋼渣處理工藝,加快鋼渣綜合利用[A];2005中國(guó)鋼鐵年會(huì)論文集（第2卷）[C];2005年

2 寧新周;張計(jì)民;張維召;李世興;王靜;;國(guó)內(nèi)鋼渣處理和應(yīng)用方式的調(diào)查分析[A];鋼鐵渣處理利用先進(jìn)工藝與設(shè)備研討會(huì)論文集[C];2006年

3 申桂秋;;鋼渣綜合利用現(xiàn)狀及發(fā)展動(dòng)向[A];全國(guó)冶金工業(yè)固體廢棄物處理利用先進(jìn)工藝與設(shè)備研討會(huì)論文集[C];2007年

4 孫嵬;馬剛平;;遷鋼鋼渣處理工程生產(chǎn)實(shí)踐研究[A];冶金循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展論壇論文集[C];2008年

5 姜緒華;;鋼渣“熱潑悶渣”工藝在生產(chǎn)中應(yīng)用[A];2011年全國(guó)冶金安全環(huán)保學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集[C];2011年

6 葉冰;時(shí)秋穎;;淺談鋼渣綜合利用途徑及處理工藝的選擇[A];2011年全國(guó)冶金安全環(huán)保學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集[C];2011年

7 葉冰;;淺談鋼渣處理工藝的選擇[A];2012年全國(guó)冶金安全環(huán)保暨能效優(yōu)化學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集[C];2012年

8 靳松;;鋼渣處理方法和有效利用的比較分析[A];全國(guó)冶金自動(dòng)化信息網(wǎng)2010年年會(huì)論文集[C];2010年

9 張作順;徐利華;余廣煒;唐衛(wèi)軍;孫鵬輝;郝洪順;賽音巴特爾;翟偉;;國(guó)內(nèi)鋼渣處理方法及資源化利用的研究進(jìn)展[A];2010年全國(guó)能源環(huán)保生產(chǎn)技術(shù)會(huì)議文集[C];2010年

10 王賢慧;朱立江;;鋼渣處理國(guó)內(nèi)外的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[A];2010年全國(guó)煉鋼—連鑄生產(chǎn)技術(shù)會(huì)議文集[C];2010年

中國(guó)重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 羅耀華;寶鋼自主研發(fā)的鋼渣處理技術(shù)首度輸出國(guó)門(mén)[N];中國(guó)冶金報(bào);2007年

2 記者 郭品文 通訊員 張浪 張子弘;韶鋼50萬(wàn)噸鋼渣處理生產(chǎn)線成功試產(chǎn)[N];中國(guó)冶金報(bào);2007年

3 霍峰邋本報(bào)通訊員 葉柏;青鋼第三條鋼渣處理線投入運(yùn)營(yíng)[N];青島日?qǐng)?bào);2007年

4 全國(guó)冶金節(jié)能減排新技術(shù)知識(shí)競(jìng)賽組委會(huì)專(zhuān)家組;他山之石助力我國(guó)鋼渣處理[N];中國(guó)冶金報(bào);2009年

5 ;國(guó)內(nèi)率先采用轉(zhuǎn)爐熔融鋼渣熱悶技術(shù)[N];世界金屬導(dǎo)報(bào);2011年

6 佟曉賓;太鋼率先用鋼渣造肥料[N];中國(guó)化工報(bào);2011年

7 記者 鄭戈 通訊員 孫學(xué)君 董斯;河北鋼鐵唐鋼與哈斯科簽約建設(shè)鋼渣處理生產(chǎn)線[N];中國(guó)冶金報(bào);2012年

8 本報(bào)記者 張曉曦;鋼渣處理早期干預(yù)技術(shù)獲推廣實(shí)施[N];中國(guó)冶金報(bào);2012年

9 張臨峰;“新一代鋼渣處理”通過(guò)鑒定[N];中國(guó)冶金報(bào);2013年

10 駱慧敏 黃偉勛;循環(huán)經(jīng)濟(jì)是鋼渣資源再利用的必由之路[N];中國(guó)改革報(bào);2004年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前8條

1 邱瑞芳;鋼渣—粉煤灰復(fù)合PRB介質(zhì)修復(fù)地表水中典型污染物的研究[D];山西大學(xué);2015年

2 彭r，

本文編號(hào)：1025253