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污泥—钢渣复合颗粒处理含Cu~(2+)废水的实验研究

刘晓丹  
【摘要】:为了探究污泥钢渣复合颗粒的制备工艺、对酸性矿山废水中Cu~(2+)的去除效果、吸附机理及规律、吸附Cu~(2+)的最佳反应条件,采用振荡吸附实验、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和EDS能谱分析,通过宏观分析与微观分析相结合的方法进行实验研究。通过单因素影响实验与正交实验相结合确定出污泥钢渣复合颗粒的最佳制备工艺为:质量比6:4、碳酸钠掺量6%、焙烧温度500℃和焙烧时间1h。通过SEM、XRD等方法进行结构表征可揭示:质量比、造孔剂掺量、焙烧温度、焙烧时间的不同均会影响污泥钢渣复合颗粒内部的孔隙结构,进而影响复合颗粒的吸附性能;造孔剂掺量越多,孔隙结构越发达;焙烧温度过高或焙烧时间过长均不利于孔隙的形成。污泥钢渣复合颗粒含有Ca-Si-O、M-Si-O、Ca-M-Si-O等矿物相形式(M表示金属元素),即以硅钙化合物以及与金属结合的矿物形式存在,可见污泥钢渣复合颗粒在处理废水时主要发生沉淀作用。污泥钢渣复合颗粒对Cu~(2+)的吸附符合Langmuir等温吸附和准二级动力学模型。对处理不同浓度含Cu~(2+)废水后的污泥钢渣复合颗粒进行SEM、XRD、EDS微观分析揭示出:污泥钢渣复合颗粒表面形成的含Cu~(2+)聚合物为绒花状;废水中Cu~(2+)浓度越高,污泥钢渣复合颗粒表面吸附的Cu~(2+)越多,但在低浓度时主要发生沉淀作用除Cu~(2+)。通过污泥钢渣复合颗粒与膨润土钢渣复合颗粒处理含Cu~(2+)废水的实验现象以及不同反应时间的XRD、EDS微观对比分析得出:污泥钢渣复合颗粒在处理Cu~(2+)的过程中发生吸附-絮凝-沉淀协同作用。最佳污泥钢渣复合颗粒的吸附性能实验表明:在100m L浓度为100mg/L、p H为4的含Cu~(2+)溶液中:加入8g/L污泥钢渣复合吸附剂,在振荡速度为80r/min的条件下反应120min;对Cu~(2+)的去除率达94.97%,反应后的p H为7.17;处理后Cu~(2+)浓度和p H符合国家排放标准,污泥钢渣复合颗粒是AMD的优良水处理吸附剂。该论文有图44幅,表16个,参考文献62篇。


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