基于ICP-MS的特殊钢渣-废弃核桃壳制备钢渣基生物质活性炭机理研究

氯气泄漏应立即对其进行应急处置,同时日常也要加强对含氯尾气的及时回收和净化处理。目前普遍采用具有发达多孔结构与丰富比表面积的活性炭吸附有害气体,但是目前活性炭的生产普遍需要消耗木材、竹子等自然资源,导致成本高且不利于可持续发展。因此采用生物质废弃材料制备活性炭,同时利用冶金固体废弃物对活性炭进行改性处理,以进一步降低生产、环境成本与提高吸附性能,已经成为活性炭生产领域研究的热点。研究以特殊钢渣与废弃核桃壳为研究对象制备钢渣基生物质活性炭。采用氯气专用P-C-T吸附装置测试吸收氯气的性能,电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)、X射线荧光光谱仪(XRF)、激光粒度仪(LPSA)、场发射扫描电子显微镜(SEM)分别测试其浸出重金属浓度、化学成分、粒径分布、微观形貌,从微观层面阐述特殊钢渣-废弃核桃壳制备钢渣基生物质活性炭机理。结果表明特殊钢渣超微粉溶液中含有Cd、Cu、Pb、Zn、Ni、Cr、As等重金属,其中Pb、Ni、Cr的浸出毒性含量高于《浸出毒性鉴别标准》(GB 5085.3—2007)中相关重金属的浸出毒性限值。磷酸具有破坏结构特性、无水乙醇具有促进分散特性,有利于消除微粉颗粒间的引力,提高废弃核桃壳超微粉与特殊钢渣超微粉的分散性。特殊钢渣超微粉所含具有磁性的Fe_(2)O_(3)与具有催化性的CuO、MnO形成协同作用,有利于氯气在钢渣基生物质活性炭表面形成富集,提高对氯气吸附能力。钢渣基生物质活性炭对氯气的吸附能力随着吸附环境温度上升呈现先小幅降低后大幅降低的趋势,过高的吸附环境温度会增强氯气分子的活跃性,造成被钢渣基生物质活性炭吸附的氯气出现解析现象。钢渣基生物质活性炭在活化处理与焙烧过程中废弃核桃壳超微粉形成的活性炭不仅包裹特殊钢渣超微粉,而且将特殊钢渣超微粉所含重金属稳定固化于活性炭中。

特殊钢渣超微粉改性废弃核桃壳制备钢渣基生物质活性炭及其吸收氯气的性能

以特殊钢渣超微粉与废弃核桃壳为研究对象,利用特殊钢渣超微粉的化学成分对废弃核桃壳进行改性处理制备钢渣基生物质活性炭.研究废弃核桃壳超微粉与特殊钢渣超微粉的质量比、特殊钢渣超微粉细度和吸附环境温度对钢渣基生物质活性炭吸收氯气性能的影响.结果表明:废弃核桃壳超微粉与特殊钢渣超微粉的质量比为100∶6,特殊钢渣超微粉的细度为600目,吸附环境温度为30℃时钢渣基生物质活性炭吸收氯气性能较好.特殊钢渣超微粉中Fe2O3具有磁性有利于氯气在钢渣基生物质活性炭表面形成富集,提高其吸附能力,CuO和MnO具有催化性可以协助促进钢渣基生物质活性炭的吸附能力.特殊钢渣超微粉细度过大,会造成小粒径颗粒团聚,从而影响钢渣基生物质活性炭对氯气的吸附能力进一步提高;在特殊钢渣超微粉粒径较小时,均匀性较好的特殊钢渣超微粉对提高钢渣基生物质活性炭吸附氯气较小.较高的吸附环境温度可能导致钢渣基生物质活性炭对氯气出现解析现象;同时钢渣基生物质活性炭表面没有出现特殊钢渣超微粉团聚与沉积的现象,具有层状结构特征,为吸附氯气提供了空间.

特殊钢钢渣用作橡胶功能填料及其安全性分析

以特殊钢钢渣、炭黑、促进剂、硫磺、氧化锌、硬脂酸与复合橡胶制备特殊钢钢渣基复合橡胶.测试了内辐射指数、外辐射指数、安定性、拉伸强度、撕裂强度、拉断伸长率、邵尔A硬度、极限氧指数、燃尽时间、浸出液中重金属浓度、矿物组成、粒径分布、导热系数、孔结构、化学成分、微观形貌和热稳定性.研究了特殊钢钢渣作为橡胶功能填料的可行性与环境风险.结果表明:特殊钢钢渣的矿物组成为Ca2SiO4、Ca3Al6Si2O16、(Fe,Mn)2SiO4、Ca3Al2(SiO4)3、Na2TiSiO5、CuMn6SiO12、Na2SiO5、Pb3Ta2O8、Pb3SiO7等金属固熔体,特殊钢钢渣具有良好的粒径分布,其安全性与安定性满足相关国标的要求.特殊钢钢渣基复合橡胶中特殊钢钢渣掺量为20%~40%时,特殊钢钢渣基复合橡胶的拉伸强度为20.0~21.5 MPa、撕裂强度为45.2~48.6 kN·m-1、拉断伸长率为475%~501%、邵尔A硬度为63.5~65.3、极限氧指数为18.5~18.6、燃尽时间为264~292 s、导热系数为0.15~0.17 W·m-1·K-1.特殊钢钢渣的主要重金属氧化物为Cr2O3、PbO和CuO,且以稳定的金属固熔体存在,特殊钢钢渣基复合橡胶中Cu、Zn、Cd、Pb、Cr、Ba、Ni、As等重金属浸出浓度远低于危险废物鉴别标准限值,因此将特殊钢钢渣作为橡胶功能填料安全、可行.