改性钢渣陶粒的制备及在土壤渗滤系统中的应用

发布时间：2020-03-20 10:32

【摘要】：近年来,污水排放量日益增多,导致大面积湖泊水体的污染,最为严重的水污染问题之一就是水体富营养化。磷是影响水体富营养化的决定性因素。钢渣作为一种炼钢废弃物,在我国年产量巨大,利用效率低,处理不当会造成环境污染。钢渣具有较好的吸附除磷性能,近年来,越来越多的学者对钢渣进行改性研究,并应用到废水治理中,更好的体现了钢渣的利用价值。本论文以唐山转炉钢渣为研究对象,对其改性条件进行了研究,并进一步确定了除磷的最佳工艺条件。对数据拟合等温吸附模型、动力学吸附模型,并进一步通过表征试验,分析改性钢渣陶粒对磷酸盐的去除机理。具体内容如下:1、对钢渣改性的研究。首先对改性钢渣中添加的改性剂进行筛选,通过对四种金属氧化物及四种不同钙形态的化合物除磷率的比较,确定CaO为最佳改性剂。进一步研究钢渣、改性剂、蒙脱石和淀粉的配比,最终确定为45%:15%:25%:15%。对该配比的陶粒进行煅烧条件的优化,确定最佳煅烧温度为1000℃,煅烧时间30min。2、对静态吸附试验结果进行分析,研究改性钢渣陶粒投加量、吸附时间、溶液pH、初始磷浓度对除磷效果产生的影响,确定改性钢渣陶粒适用于处理浓度低于2.0mg/L的含磷废水,并且在pH值为11时去除效果最佳,改性钢渣陶粒投加量选择10g/L,当吸附时间至120min时,去除率达到了92.3%。3、对改性钢渣陶粒吸附除磷数据分析表示,改性钢渣陶粒的吸附过程更符合Langmuir等温吸附和Lagergren准二级动力学吸附,因此改性钢渣陶粒吸附属于单分子层化学吸附。钢渣改性前后比表面积增大2.3421m~2/g,孔体积增大2.2125cm~3/g;改性钢渣陶粒中主要成分为硅酸钙,吸磷后生成物主要为磷酸钙,说明改性钢渣陶粒中钙离子吸附磷酸根离子生成沉淀物,从而去除废水中磷酸盐。4、试验模拟土壤渗滤系统,选取保定漕河水,水力负荷0.03m~3/(m~2·d),水质COD、氨氮、总氮、总磷均值分别为100.79mg/L、2.03mg/L、6.59mg/L、1.25mg/L。改性钢渣陶粒作为基质时,出水均值分别为21.12mg/L、0.53mg/L、1.98mg/L、0.09mg/L,说明改性钢渣陶粒更适合作为土壤渗滤系统的基质。
【图文】：

技术路线图,工程硕士学位,路线,河北大学

技术路线图

钢渣,吸附等温线

保持恒温振荡；然后分别于 10min、20min、3090min 取样，经滤膜过滤后测定滤液中磷的残留浓度，代入溶液中磷酸盐的去除率。由所得数据拟合准一级和二级动力附速率方程进行拟合，纵坐标为 ln(Qe-Qt)，以 t 为横坐标作到 Qe 和 k1的值。用准二级吸附速率方程进行拟合时，以图，进行线性拟合并计算得到 Qe 和 k 的值。磷性能研究温吸附试验于 100 目的钢渣，用蒸馏水洗净烘干，称取 1g 该粒径钢渣加 100mL 磷浓度分别为 0.5mg/L、1.0mg/L、1.5mg/L、2.0mg行恒温振荡，，连续振荡反应 2h 抽取上清液 10mL 进行抽滤，绘制钢渣对磷酸盐的吸附等温线。结果如图 2-1 所示：
【学位授予单位】：河北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X703;X757

【参考文献】