冶金尘泥改性制备聚合氯化铝铁絮凝剂及特性的研究

发布时间：2020-11-05 07:04

　　 我国每年有大量的工业废水和生活污水因处理不当排入环境中,这不仅造成环境污染,还违背了我国可持续发展战略。本文采用“以废治废”的思路,利用冶金尘泥为原料制备无机高分子絮凝剂来吸附重金属离子,有利于解决环境污染问题,实现冶金尘泥的高附加值利用。本课题制备原料为钢铁厂排放的冶金尘泥,采用酸浸-聚合两步法制备聚合氯化铝铁(PAFC)。通过X-射线衍射分析尘泥中铝铁的存在形态,查阅相关文献,从影响尘泥浸出铁铝的众多因素中选取主要因素,研究各个因素对尘泥中铁铝浸出的影响,选出最优工艺组合参数,充分浸出尘泥中的铁、铝元素,然后通过向尘泥浸取液中滴加碱液加热聚合的方法得到PAFC絮凝剂,对其物化及应用特性进行表征。主要结论如下:在从冶金尘泥中浸出铁、铝的过程中,酸浸最佳条件为温度80℃,盐酸浓度为5mol?L~(-1),液固比10:1,酸浸时间25min。通过对PAFC絮凝剂进行扫描电镜和场发射扫描电镜分析,发现PAFC絮凝剂的组成结构是由链状低聚物相互交错而形成的网状结构。利用X-射线衍射图谱分析得知PAFC并非铝铁聚合物简单的混合,而是形成了无定形的高分子聚合物;通过红外光谱研究PAFC的特征峰得知,PAFC同时含有多羟基桥联铝和铁的高分子聚合物。以亚甲基蓝色素和重金属离子去除率为评价指标,研究PAFC絮凝剂合成的最优组合参数。结果如下:在碱化度为1.5,铝铁比为5:5,在40mg·L~(-1)的亚甲基蓝溶液为标准的条件下,PAFC投加量为25mg,对50mL亚甲基蓝溶液色素去除率能达到90%;在碱化度为1.5,铝铁摩尔比为9:1,在50mg·L~(-1)的重金属离子溶液为标准的条件下,PAFC投加量为15mg,对50mL Cu~(2+)溶液去除率能达到60.24%,PAFC投加量为25mg,PAFC对50mL Pb~(2+)溶液去除率能达到71.42%,投加量为15mg,PAFC对50mL Cd~(2+)溶液去除率能达到56.02%。
【学位单位】：安徽工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：X757;X703
【部分图文】：

于各种复杂水况，并且适用温度高和 pH 值范围大。固体容易储存，化学性质稳定。PAFC 最佳处理值范围为 pH 为 8，水处理效果明显优于聚合氯化铝、聚合氯化铁[44]。PAFC 具有诸多优点的同时也具有一些缺点[45,46]。内部结构复杂，化学反应繁多。不同的制备条件下，制备出的 PAFC 内部结构不同，精准表征难度很大。这就需要研究者做大量的实验来深入探究，通过结合 PAFC 的物化性质分析，并根据 PAFC 在水处理过程中的混凝形态，结合混凝机理最终得到 PAFC 絮凝剂的混凝作用机理。1.3 冶金尘泥研究现状1.3.1 冶金尘泥的来源据统计，2016 年我国冶金尘泥的总产量为 8000 万吨，钢铁生产中尘泥的主要来源为烧结、高炉，电炉和转炉以及热、精轧钢等钢铁生产等加工工序[9]。如图 1.1 为钢铁生产过程中尘泥产生情况：

原料所用的原料为莱钢炼钢厂冶金尘泥，本文采用化学分析法分析含量，结果见表。表 2.1 冶金尘泥的主要化学组成（质量分数％）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 的质量分数为 38.57％，Al2O3质量分数为 6.54％， 4.12％，其他成分中 SiO2的含量较大，应用共沉淀法，可将分离。

使其稳定的尖晶石结构得以分解，降低尘泥中铁铝元素和碳粉分别研磨至粒度≤74μm，根据尘泥的物化分析，分还原，将冶金尘泥和碳粉按比例为 5：2，温度设为 600℃、800℃、850℃、900℃，在这些条件下进行焙烧还原冷却后研磨得到焙烧冶金尘泥。实验基础上，选择盐酸浓度为 3mol·L-1，温度为 80℃，n，尘泥中 Fe、Al 浸出随不同温度（600℃、650℃、7000℃、900℃）影响结果如下：表 3.1 冶金尘泥中 Fe、Al 总浸出特性随预处理温度变化情况.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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本文编号：2871297