铜渣改性制备多孔硅酸盐负载微纳米零价铁及其去除废水中的Cr（Ⅵ）

发布时间：2021-09-12 14:07

　　本研究以铜渣为原料,通过碳热还原法制备多孔硅酸盐负载型微纳米铁（简称微纳米铁）,用于去除废水中的Cr（Ⅵ）。研究了微纳米铁的制备条件和废水降解条件对去除Cr（Ⅵ）的影响,并探究了相关的反应机理。结果表明,在焙烧温度为1 150℃、焙烧时间为40 min、煤用量为25%的条件下制备的微纳米铁去除Cr（Ⅵ）的效率最高。扫描电子显微镜和能谱分析表明,铜渣还原焙烧后形成多孔结构,硅酸盐孔洞表面镶嵌大量纳米级至微米级零价铁颗粒。增加微纳米铁的用量、提高废水温度和降低溶液的初始pH值,可以提高Cr（Ⅵ）的去除率。在微纳米铁用量为1 g/L、废水温度为27℃、初始pH为3的条件下,处理浓度为10 mg/L的废水,反应2.5 min即可去除100%的Cr（Ⅵ）。机理分析表明,微纳米铁与Cr（Ⅵ）发生了氧化还原反应,Cr（Ⅵ）被还原生成Cr（Ⅲ）并被矿化为铬铁矿。 

【文章来源】：矿产保护与利用. 2020,40(03)

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

铜渣的XRD图谱

图1 铜渣的XRD图谱由表1可知,铜渣含Fe 36.55%,含Cu 0.36%,主要脉石组分为SiO2和Al2O3,含量分别为34.70%和5.93%。XRD分析表明,铜渣中的主要矿物为铁橄榄石和磁铁矿。SEM分析结果表明,铁橄榄石、磁铁矿和硅酸盐玻璃相的嵌布关系复杂。此外,铜渣中发现了少量超细粒铜硫。试验所用还原剂为无烟煤,其工业分析结果表明其含有0.80%水分、81.11%固定碳、10.91%灰分和7.18%挥发分。将无烟煤粉碎至-0.1 mm后备用。

在焙烧时间40 min、煤用量25%的条件下,研究焙烧温度对微纳米铁去除Cr(VI)的影响,结果见图3。由图3可知,当焙烧温度为1 000 ℃时,反应40 min后Cr(VI)去除率仅为28.43%,而当焙烧温度为1 150 ℃时,反应40 min Cr(VI)的去除率增加到92.95%。而当焙烧温度进一步升高到1 200 ℃时,反应40 min后的去除率下降为61.90%。这可能是由于焙烧温度影响零价铁的形成和聚集,在一定范围内提高焙烧温度会促进零价铁的形成,从而有利于去除Cr(VI)。进一步提高焙烧温度不会产生更多的零价铁,但会促进零价铁颗粒聚集,从到导致与Cr(VI)接触的机会减少,使Cr(VI)的去除率下降。所以确定最佳焙烧温度为1 150 ℃。

【参考文献】：
期刊论文
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[3]铜渣转底炉直接还原磁选与熔分工艺比较[J]. 曹志成,孙体昌,薛逊,刘占华.  中南大学学报(自然科学版). 2017(10)
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本文编号：3394364