对硝基苯酚和重金属在高炉水淬渣上的竞争吸附研究

以高炉水淬渣(WBFS)为吸附剂,对水体中的对硝基苯酚(p-NP)和重金属进行单一吸附和竞争吸附的研究,从吸附等温线、吸附动力学和热力学等方面分析其吸附特性和机理.结果表明:相对于p-NP,重金属离子在竞争条件下居优势地位,重金属离子对p-NP的竞争吸附作用依次为Cu^(2+)>Cd^(2+)>Zn^(2+).高炉水淬渣对p-NP的吸附符合Freundlich模型,而重金属离子的吸附与Langmuir吸附模型拟合较好,D-R模型计算的p-NP在各系统中吸附能量分别为-7.53、-7.07、-7.96以及-7.86k J/mol,表明高炉水淬渣吸附p-NP的过程中以物理吸附为主,而重金属离子则以化学吸附和离子交换为主.动力学曲线显示在二元体系下p-NP的吸附速率下降,吸附达到平衡的时间延长,而竞争组分的存在对Cu^(2+)、Cd^(2+)、Zn^(2+)达到平衡的时间基本无影响.高炉水淬渣对Cu^(2+)、Cd^(2+)、Zn^(2+)表现出更高的亲和力和选择性.无论是单一吸附还是竞争吸附,p-NP和Cu^(2+)、Cd^(2+)、Zn^(2+)均符合伪二级动力学方程.?G值随着温度的升高而逐渐降低,说明高炉水淬渣对p-NP和Cu^(2+)、Cd^(2+)、Zn^(2+)吸附的自发性与温度成正比,属于吸热熵增的过程.

Cu^(2+)、Cd^(2+)、Zn^(2+)在高炉水淬渣上的竞争吸附特性

利用等温吸附法考察了高炉水淬渣对Cu2+、Cd2+、Zn2+的单组分吸附和竞争吸附性能。结果表明,单一组分吸附时,金属离子吸附等温线属于"H"形等温线,吸附平衡符合Langmuir吸附等温模型,高炉水淬渣吸附的顺序为Cu2+﹥Cd2+﹥Zn2+,这与重金属离子电负性、水合离子半径及荷径比等有关。当加入竞争离子后,Cu2+的吸附等温线基本维持原来形状,且仍旧与Langmuir吸附等温模型比较相符,而Cd2+和Zn2+的吸附无法与现有等温吸附模型很好地拟合,等温线的形状由于竞争作用也与传统的等温线均不相同,同时各金属离子的吸附量都比单组分的吸附量降低了。吸附动力学过程先是一个快速阶段,然后进入慢速阶段。无论是单组分还是竞争条件下,伪二级动力学方程拟合结果较好,说明高炉水淬渣与Cu2+、Cd2+、Zn2+之间的吸附过程主要是以化学吸附为主。

高炉水淬渣对电镀废水中重金属和COD吸附的响应面优化

为了考察高炉水淬渣处理实际电镀废水中重金属离子和COD的可行性,分别研究了吸附剂投加量、p H、吸附时间以及温度等单因素对Cu^(2+)、Zn^(2+)或COD去除率的影响。在单因素实验的基础上,应用Box-Behnken中心组合方法进行三因素三水平试验,建立二次多项数学模型,并验证该模型的有效性。采用响应曲面法探讨吸附剂投加量、p H、吸附时间3个因子的交互作用及其最佳水平。结果表明:在吸附剂投加量为1.4g、p H为8、吸附时间为120min的最优化条件下,电镀废水中Cu^(2+)、Zn^(2+)和COD去除率达到最大,分别为99.35%、98.46%和53.63%。经对最优条件进行验证,预测值与验证实验平均值接近。吸附后废水中的Cu^(2+)和Zn^(2+)低于GB 21900—2008电镀废水新建企业污染物排放限值要求,而COD没有满足排放要求,所以仅应用高炉水淬渣吸附技术还不足以去除电镀废水中所有有害物质,因此可利用此技术作为辅助工艺,联合其他技术共同去除电镀废水中的重金属离子和有机物,使出水水质达到国家排放标准。

高炉水淬渣的利用研究

对邯钢高炉水淬渣的可磨性 ,水淬渣不同细度不同添加量的水泥胶砂强度、混凝土强度进行了试验研究。结果表明 ,随着水淬渣细度的提高胶砂强度值增大 ,随着水淬渣添加量的增大胶砂强度值减小。当水淬渣细度为 - 0 .0 74 mm占 98.0 %以上 ,其添加量超过 30 %时 ,仍能超过GB175 - 1999- 42 .5水泥的胶砂强度值。掺磨细水淬渣粉可以配制 C4 0以上的混凝土 ,在相同掺量下 ,随着水淬渣细度的增加 ,混凝土各个龄期的强度增加 ;在相同细度下 ,随着水淬渣粉掺量的增加 ,混凝土的早期强度明显降低 ,但后期强度增长很快 ,2 8d后可超过不掺渣粉的混凝土强度 ,水淬渣在 C4 0混凝土中的添加量可以达到 35 %以上。

高炉水淬渣在生活污水处理中的应用

探讨了高炉水淬渣处理生活污水的工艺条件。实验结果表明,在不调节生活污水pH值的条件下,高炉水淬渣用量为0.02g/mL,作用时间为30min,温度为25℃,COD(化学需氧量)的去除率达79.9%,TP(总磷)的去除率达85.6%,处理后的水符合国家污水综合排放标准(GB8978-1996)一级标准,以废治废,应用前景广阔。

高炉水淬渣处理含铬(Ⅵ)废水的研究

研究了以高炉水淬渣为吸附剂处理含铬(Ⅵ)废水的工艺条件。试验结果表明,将废水的pH由0.5调至1,高炉水淬渣粒度为280目(即0.053mm)、用量为0.02g/mL,作用时间为30min,温度为25℃时,铬(VI)的去除率为95.61%,废水中铬(VI)浓度由7.225mg/L降至0.317mg/L,低于国家污水综合排放标准(GB8978-1996)第一类污染物最高允许排放浓度。

用改性高炉水淬渣吸附水中硝基苯

取包钢4号高炉水淬渣进行酸热联合改性后用于模拟含硝基苯废水的吸附处理,研究了吸附的影响因素及等温吸附行为。结果表明:在室温、自然pH、模拟废水硝基苯质量浓度为10 mg/L、改性水淬渣粒度和用量分别为-100目和8 g/L、吸附时间为60 min条件下,硝基苯的去除率可达81.8%;改性水淬渣对硝基苯的等温吸附行为较好地符合Langmuir和Freundlich模式,室温下饱和吸附容量为33.56 mg/g,吸附过程较易进行。

高炉水淬渣水硬活性及最佳掺入比例的研究

由于高炉水淬渣的生产工艺不同,造成了其水硬活性差异性较大,为高炉水淬渣这一固体废弃物的资源化利用带来难题。通过对高炉水淬渣的化学成分分析、XRD分析,初步对其活性进行判定。测试高炉水淬渣不同掺入量的试件强度,运用活性系数法和活性因子法分析其潜在水硬活性,且其水硬活性随时间的增长而增长。试验结果表明,该高炉水淬渣在水泥胶凝剂中的最佳掺入量为40%～50%。

基于高炉水淬渣的矿山胶结充填材料与工艺研究

基于高炉水淬渣胶凝材料是一种新型高效矿山充填胶结剂，为一种粉状无机水硬性材料。该材料中高炉水淬渣掺入量可达40％～60％，悬浮性、流动性、可泵性能良好，成本低、强度高；与尾砂胶结性能好，凝结时间适中。材料用于水砂充填、高浓度充填和膏体充填，可大幅度降低充填成本，具有良好的经济效益和社会效益。

利用热风炉废烟气干燥高炉水淬渣的实验研究

通过使用热风干燥高炉水淬渣的实验研究,设计了独特的干燥工艺和干燥设备,探索了在炼铁厂利用热风炉废烟气干燥水淬渣的可行性.

熔融保温时间对包钢高炉水淬渣微晶玻璃析晶活化能的影响

包钢高炉水淬渣可以直接制备出主晶相为镁黄长石的CaO-Al2O3-SiO2系微晶玻璃,而熔融保温时间对高炉水淬渣CaO-Al2O3-SiO2系微晶玻璃析晶方式和结晶活化能影响较大.现利用DTA测试方法对高炉水淬渣CaOAl2O3-SiO2系微晶玻璃于1 450℃熔融保温1,30,60 min后析晶动力学参数进行了测定,研究了熔融保温时间对包钢高炉水淬渣CaO-Al2O3-SiO2系微晶玻璃析晶活化能和晶化指数的影响.结果表明:随着熔融保温时间的延长,高炉水淬渣CaO-Al2O3-SiO2系微晶玻璃的析晶活化能E和频率因子v都呈先上升后下降的趋势,当熔融保温时间30 min时,其析晶活化能和频率因子最小,分别为E min=308 kJ/mol,v=1.5×1013s-1;其晶化指数n先增大后减小的趋势,熔融保温时间为30 min时,n>4,此时高炉水淬渣CaO-Al2O3-SiO2系微晶玻璃整体析晶.

高炉水淬渣负载铁掺杂TiO_2的表征及光催化性能研究

以高炉水淬渣(WBFS)为载体,采用溶胶-凝胶法制得高炉水淬渣负载铁掺杂TiO_2(Fe-TiO_2/WBFS)复合光催化材料。对不同铁离子掺杂量的Fe-TiO_2/WBFS进行表征。以亚甲基蓝溶液(MB)为降解目标,对制得的Fe-TiO_2/WBFS光催化材料进行光催化活性评价。结果表明,铁离子掺杂量为2%(摩尔百分数)时,其物相组成为锐钛矿与金红石的混合晶型,微观形貌呈多孔状。在太阳光照射180min时,Fe-TiO_2/WBFS对亚甲基蓝溶液的降解率达到95%,经5次重复利用后,Fe-TiO_2/WBFS光催化降解率仍可达到75%。

高炉水淬渣负载Fe_2O_3和TiO_2光催化材料的制备与表征

以九水硝酸铁为铁源、钛酸四丁酯为钛源,以表面刻蚀的高炉水淬渣(water-quenched blast furnace slag,WBFS)为载体,采用溶胶凝胶法制备WBFS负载Fe_2O_3(Fe_2O_3/WBFS)和WBFS负载TiO_2(TiO_2/WBFS)以及WBFS负载Fe_2O_3和TiO_2(TiO_2/Fe_2O_3/WBFS)光催化材料。利用差热-热重、X射线衍射仪、扫描电子显微镜对光催化材料的物相和形貌进行表征。以亚甲基蓝为模拟污染物进行光催化实验。结果表明:Fe_2O_3/WBFS和TiO_2/WBFS光催化材料的适宜煅烧温度分别为700℃和450℃,其表面负载物相分别为赤铁矿型α-Fe_2O_3和锐钛矿型TiO_2。TiO_2/Fe_2O_3/WBFS光催化活性优于Fe_2O_3/WBFS和TiO_2/WBFS,在可见光照射360 min时,Fe_2O_3/WBFS、TiO_2/WBFS和TiO_2/Fe_2O_3/WBFS对亚甲基蓝的降解率分别达到80%、65%和90%。

高钛型高炉水淬渣烧结砖的研制

以攀钢为主要原料,以粘土做胶结剂、煤矸石做内热源,采用可压制成型和传统的烧结工艺等方法,试制出了高钛型高炉水淬渣烧结砖。试制砖高钛型高炉水淬渣掺量达到65%以上,各项性能均满足GB5101-2003中的MU20级要求。

弱放高炉水淬渣配制矿渣硅酸盐水泥工业试验研究

在包钢近期选冶生产条件下,弱放高炉热熔矿渣温度大于1400℃,采用炉前的水淬,能安全水淬出符合国家标准的粒化高炉矿渣.利用弱放高炉水淬渣配制矿渣硅酸盐水泥采用500号硅酸盐水泥熟料,水渣掺量为35%和40%时,所制得水泥分别符合425号和325号国家标准.弱放高炉水淬渣掺量为25%~30%时,配制的矿渣硅酸盐水泥放射性核素比活度,满足工业废渣建材产品放射性物质控制标准的要求.弱放高炉水淬渣配制矿渣硅酸盐水泥有显著的社会效益和经济效益.

高钛型高炉水淬渣作无土栽培基质的效果研究

高钛型高炉水淬渣不含有毒有害元素,通过配加一定比例的有机基质,可以用于育苗。本试验将高钛型高炉水淬渣与草炭等有机基质进行不同配比用于小白菜育苗。结果表明,用于育苗的复合基质中,高钛型高炉水淬渣的配入比例≤50%时,小白菜幼苗长势旺盛,可用于家庭种植。

对硝基苯酚在高炉水淬渣上的吸附机制及表面分形研究

研究了对硝基苯酚(p-NP)在高炉水淬渣(WBFS)上的吸附情况,用电镜扫描(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、红外光谱仪(FTIR)、比表面积测定仪(BET)等对高炉水淬渣的理化性质进行了表征.通过批量平衡实验,从动力学和热力学角度探讨了对硝基苯酚在高炉水淬渣上的吸附作用机制.结果表明,吸附等温线能较好地用Freundlich模型来描述.ΔH和ΔS值分别为3.29 k J·mol^(-1)和4.66 J·(mol·K)^(-1),表明对硝基苯酚在高炉水淬渣上的吸附是属于吸热熵增的过程,无化学键等强作用力.ΔG值随着温度的升高而逐渐降低,说明高炉水淬渣对对硝基苯酚吸附的自发性与温度呈正比.高炉水淬渣对对硝基苯酚的吸附可分为快速的表面覆盖和慢速的内部扩散吸附2个过程,整个吸附过程符合伪二级动力学模型.运用Freundlich吸附分形模型计算了不同温度下高炉水淬渣表面的分形维数D分别为2.78、2.80、2.84以及2.87,表明高炉水淬渣的表面确实存在着分形现象,温度越高,D值越大.

高炉水淬渣吸附Zn2＋的平衡与动力学研究

研究了Zn^(2+)在高炉水淬渣(WBFS)上的吸附情况,并用电镜扫描(SEM)、电感耦合等离子体质谱分析仪(ICP)及X射线衍射仪(XRD)等对高炉水淬渣的理化性质进行了表征.通过批量平衡实验,从动力学和热力学角度探讨了Zn^(2+)在高炉水淬渣上的吸附作用机理.结果表明:吸附等温线能较好地用Langmiur模型来描述,分离因子RL值介于0~1之间,属于优惠吸附.ΔH和ΔS值分别为52.45 k J·mol^(-1)和167.52J·mol^(-1)·K^(-1),表明Zn^(2+)在高炉水淬渣上的吸附是吸热过程,并且吸附过程增加了系统的混乱度,而ΔG值仅仅在温度高于318 K后才为负值,说明高炉水淬渣对Zn^(2+)吸附的自发性与温度成正比.吸附动力学很好地符合伪二级动力学模型,以化学吸附为主.高炉水淬渣重金属浸出浓度低,环境安全性能优良,可以作为一种较为理想的吸附剂.

利用水淬炉渣合成托贝莫来石的研究

本文采用水淬高炉渣进行了合成托贝莫来石的研究。结果表明，由于炉渣的化学组成与托贝莫来石相近，活性较大以及存在Ａｌ３＋。因此，可用于合成托贝莫来石，且合成温度较低。Ｃａ／（Ｓｉ＋Ａｌ）比为０．７５～０．８０时生成托贝莫来石和水铝榴石，Ｃａ／（Ｓｉ＋Ａｌ）比为０．８０～０．９０时，生成托贝莫来石。水固比与托贝莫来石集合体的密度成反比；搅拌速度与托贝莫来石集合体的直径成反比。

首钢长钢9#高炉水冲渣系统设计

通过采用粒化塔+脱水器+蒸汽集中排放的高炉水淬渣处理工艺可以有效提高高炉渣的质量,提高装运作业率、降低人员操作强度,同时实现蒸汽的组织排放,大大降低环境污染。