我國每年有大量的工業(yè)廢水和生活污水因處理不當(dāng)排入環(huán)境中,這不僅造成環(huán)境污染,還違背了我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。本文采用“以廢治廢”的思路,利用冶金塵泥為原料制備無機(jī)高分子絮凝劑來吸附重金屬離子,有利于解決環(huán)境污染問題,實(shí)現(xiàn)冶金塵泥的高附加值利用。本課題制備原料為鋼鐵廠排放的冶金塵泥,采用酸浸-聚合兩步法制備聚合氯化鋁鐵(PAFC)。通過X-射線衍射分析塵泥中鋁鐵的存在形態(tài),查閱相關(guān)文獻(xiàn),從影響塵泥浸出鐵鋁的眾多因素中選取主要因素,研究各個(gè)因素對塵泥中鐵鋁浸出的影響,選出最優(yōu)工藝組合參數(shù),充分浸出塵泥中的鐵、鋁元素,然后通過向塵泥浸取液中滴加堿液加熱聚合的方法得到PAFC絮凝劑,對其物化及應(yīng)用特性進(jìn)行表征。主要結(jié)論如下:在從冶金塵泥中浸出鐵、鋁的過程中,酸浸最佳條件為溫度80℃,鹽酸濃度為5mol?L~(-1),液固比10:1,酸浸時(shí)間25min。通過對PAFC絮凝劑進(jìn)行掃描電鏡和場發(fā)射掃描電鏡分析,發(fā)現(xiàn)PAFC絮凝劑的組成結(jié)構(gòu)是由鏈狀低聚物相互交錯(cuò)而形成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。利用X-射線衍射圖譜分析得知PAFC并非鋁鐵聚合物簡單的混合,而是形成了無定形的高分子聚合物;通過紅外光譜研究PAFC的特征峰得知,PAFC同時(shí)含有多羥基橋聯(lián)鋁和鐵的高分子聚合物。以亞甲基藍(lán)色素和重金屬離子去除率為評價(jià)指標(biāo),研究PAFC絮凝劑合成的最優(yōu)組合參數(shù)。結(jié)果如下:在堿化度為1.5,鋁鐵比為5:5,在40mg·L~(-1)的亞甲基藍(lán)溶液為標(biāo)準(zhǔn)的條件下,PAFC投加量為25mg,對50mL亞甲基藍(lán)溶液色素去除率能達(dá)到90%;在堿化度為1.5,鋁鐵摩爾比為9:1,在50mg·L~(-1)的重金屬離子溶液為標(biāo)準(zhǔn)的條件下,PAFC投加量為15mg,對50mL Cu~(2+)溶液去除率能達(dá)到60.24%,PAFC投加量為25mg,PAFC對50mL Pb~(2+)溶液去除率能達(dá)到71.42%,投加量為15mg,PAFC對50mL Cd~(2+)溶液去除率能達(dá)到56.02%。
【學(xué)位單位】：安徽工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：X757;X703
【部分圖文】：

于各種復(fù)雜水況，并且適用溫度高和 pH 值范圍大。固體容易儲(chǔ)存，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。PAFC 最佳處理值范圍為 pH 為 8，水處理效果明顯優(yōu)于聚合氯化鋁、聚合氯化鐵[44]。PAFC 具有諸多優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)也具有一些缺點(diǎn)[45,46]。內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，化學(xué)反應(yīng)繁多。不同的制備條件下，制備出的 PAFC 內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同，精準(zhǔn)表征難度很大。這就需要研究者做大量的實(shí)驗(yàn)來深入探究，通過結(jié)合 PAFC 的物化性質(zhì)分析，并根據(jù) PAFC 在水處理過程中的混凝形態(tài)，結(jié)合混凝機(jī)理最終得到 PAFC 絮凝劑的混凝作用機(jī)理。1.3 冶金塵泥研究現(xiàn)狀1.3.1 冶金塵泥的來源據(jù)統(tǒng)計(jì)，2016 年我國冶金塵泥的總產(chǎn)量為 8000 萬噸，鋼鐵生產(chǎn)中塵泥的主要來源為燒結(jié)、高爐，電爐和轉(zhuǎn)爐以及熱、精軋鋼等鋼鐵生產(chǎn)等加工工序[9]。如圖 1.1 為鋼鐵生產(chǎn)過程中塵泥產(chǎn)生情況：

原料所用的原料為萊鋼煉鋼廠冶金塵泥，本文采用化學(xué)分析法分析含量，結(jié)果見表。表 2.1 冶金塵泥的主要化學(xué)組成（質(zhì)量分?jǐn)?shù)％）Table 2.1 Main chemical composition (mass fraction) of metallurgical duiO2Al2O3CaO MgO S P C Zn .17 6.54 4.12 3.78 0.33 0.08 24.33 2.17 11 中全 Fe 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 38.57％，Al2O3質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 6.54％， 4.12％，其他成分中 SiO2的含量較大，應(yīng)用共沉淀法，可將分離。

使其穩(wěn)定的尖晶石結(jié)構(gòu)得以分解，降低塵泥中鐵鋁元素和碳粉分別研磨至粒度≤74μm，根據(jù)塵泥的物化分析，分還原，將冶金塵泥和碳粉按比例為 5：2，溫度設(shè)為 600℃、800℃、850℃、900℃，在這些條件下進(jìn)行焙燒還原冷卻后研磨得到焙燒冶金塵泥。實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，選擇鹽酸濃度為 3mol·L-1，溫度為 80℃，n，塵泥中 Fe、Al 浸出隨不同溫度（600℃、650℃、7000℃、900℃）影響結(jié)果如下：表 3.1 冶金塵泥中 Fe、Al 總浸出特性隨預(yù)處理溫度變化情況.1 Change of total leaching characteristics of Fe and Al in metallurgicapretreatment temperature（℃） 600 650 700 750 800 850 （%） 55.4 68.85 76.2 80.2 80.76 81.33
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本文編號(hào)：2871297