钢渣吸附用于废水除磷的研究进展

钢渣是钢铁工业的副产物,是一种轻质多孔材料,其主要化学成分为氧化钙和氧化铁等金属氧化物,由于其具有良好的吸附性能常被用于废水中磷酸盐的吸附处理。本文综述了钢渣对于废水中磷酸盐的吸附机理,分别对物理吸附和化学吸附的条件进行了分析。钢渣物理吸附的主要影响条件为比表面积大小和孔隙率,化学吸附则主要受到溶液的pH、反应温度、初始溶液浓度等的影响,文中针对这些条件对钢渣吸附的优化改性进行了综述,罗列了五种不同的改性方式,从而达到更高的磷脱除率。本文针对钢渣废水处理方面的选择性和单一性的缺陷进行了展望,钢渣对于各种水体污染物的去除效果和去除机理有待进一步研究。     

钢渣陶粒与钢渣的除磷性能对比

以钢渣为主要原料,添加少量黏土和造孔剂制备陶粒,对钢渣陶粒和钢渣的理化性能、除磷效果、等温吸附特征做了对比。结果发现,钢渣陶粒具有质轻、多孔等特征,除磷效果明显优于钢渣。在20 ℃条件下,两种材料对磷的等温吸附均符合Langmuir模型,钢渣陶粒的理论最大吸附量是钢渣的3.3倍。对除磷失效的钢渣陶粒和钢渣进行XRF检测和化学分析,结果表明,两种材料对磷的去除都以生成磷酸钙沉淀为主,前者所含的磷酸二钙型产物比例较高。     

钢渣陶粒对废水中磷的吸附特性

对钢渣进行粉碎和烧结造粒,通过批次试验考察了其吸附除磷的特性。结果表明:钢渣陶粒的除磷效果显著,且对进水pH有较好的适应性。与颗粒内扩散模型相比,准二级动力学方程能更好地描述钢渣陶粒对磷的吸附全过程;钢渣陶粒对磷的等温吸附是以化学吸附为主的单层吸附,符合Langmuir模型,是自发、吸热的熵增型反应,升温有利于吸附的进行。     

钢渣吸附活化动力学机理分析

为了深化研究钢渣活化动力学,研制高效活化剂,以钢渣粉作为吸附剂,利用振荡吸附方法,试验研究了钢渣粉对单体碱性活化剂的吸附作用.同时,采用气相色谱分析,测试了钢渣内[SiO4]4-单体含量,据此分析了钢渣的水化活性及机理.结果表明:钢渣的化学组成和结构与活化剂之间具有某种程度的匹配性,钢渣的活性一部分来自于定量解聚,即决定于[SiO4]4-单体的数量与活化剂种类及掺量多少,以及钢渣自身是否存在较多C3S、C2S矿物成分而具备一定水化能力;另一部分产生于钢渣的定性缩聚,即在适宜的活化剂及掺量作用下,Si-O-Al间的“焊接”键能得到了增强,使钢渣胶凝活性得到提高.     

钢渣对废水中磷的吸附性能

通过批次振荡实验研究了钢渣吸附磷的特性.结果表明,钢渣对磷的吸附过程符合Langmuir和Freundlich方程,理论饱和吸附量为0.33g/kg,为优惠型吸附.吸附动力学过程符合Lagergren准二级动力学方程,平衡吸附量随温度升高而增加,吸附速率主控步骤为液膜扩散和颗粒内扩散同时存在.吸附热力学参数ΔH0,ΔG0,ΔS0,钢渣对磷的吸附为吸热、自发的物理吸附过程,升高温度有利于吸附进行.     

钢渣对废水中磷的吸附行为

通过批次振荡实验研究了钢渣吸附磷的特性. 结果表明,钢渣对磷的吸附过程符合Langmuir和Freundlich方程,理论饱和吸附量为0.33 g/kg,为优惠型吸附. 吸附动力学过程符合Lagergren准二级动力学方程,平衡吸附量随温度升高而增加,吸附速率主控步骤为液膜扩散和颗粒内扩散同时存在. 吸附热力学参数DH>0, DG<0, DS>0,钢渣对磷的吸附为吸热、自发的物理吸附过程,升高温度有利于吸附进行.     

改性吸附材料选择性吸附除磷研究进展

受污染水体中富含磷酸盐、硫酸盐、硝酸盐、碳酸盐等多种污染物。如何排除其他阴离子干扰,从水体中靶向性吸附磷酸盐成为了高效除磷技术的研究热点。文中综述了选择性吸附除磷的作用机制以及改性吸附材料选择除磷的研究进展,为水体高效除磷提供借鉴。     

改性钢渣陶粒对低浓度磷的吸附特征

为了阐明改性钢渣陶粒应用于水体除磷的可行性,通过吸附实验研究了镧铁复合氧化物改性钢渣陶粒对低浓度磷的吸附特性,考察了投加量、pH、共存离子等因素对除磷率的影响,并研究其吸附动力学特性。采用NaOH作为再生剂,比较了吸附饱和的改性钢渣陶粒经不同条件再生处理后的除磷效果。结果表明,对于初始磷浓度1 mg/L的溶液,吸附剂投加量5 g/L,pH为7时,除磷率高达99.07%;HCO_3^-和SO_4-和SO_4^(2-)对除磷的抑制作用较强。吸附动力学过程符合准二级动力学模型。使用1.5 mol/L NaOH浸泡60 min是较为合理的再生条件,一次再生后的除磷率仍可达98.51%。     

钢渣对溶液中磷的吸附特性研究

研究了0.25 mm和0.08 mm两种粒度的钢渣对溶液中磷的吸附作用。结果表明,不同粒度的钢渣对磷的吸附均符合Freundlich方程,为非优惠型吸附;随着粒度的减小钢渣吸附磷的能力不断增强,0.08 mm钢渣吸附磷的Freundlich方程参数Kf(反映吸附容量)为0.25 mm钢渣的5.68倍;随着溶液中磷的初始浓度的增加,不同粒度的吸附能力差异减小;不同粒度钢渣吸附磷的表观速率符合Elovich方程。     

火山岩对废水中磷的吸附性能及机理研究

研究了火山岩对废水中磷的吸附等温特性和吸附热力学特性,考察了火山岩吸附除磷的影响因素,并对其吸附机理做了初步探讨。实验结果表明,火山岩的理论饱和吸附量为1.172 mg磷/g火山岩;火山岩吸附除磷效率随废水初始pH减小或火山岩粒度减小而升高,随着投加量逐渐增加,火山岩对磷的平衡吸附总量增加,而平衡单位吸附量（Xe）逐渐减少;火山岩在低温条件下（〈25℃）为放热反应,且对Xe随温度升高而降低,高温条件下（〉25℃）为吸热反应,Xe随温度升高而升高;通过对火山岩吸附除磷热力学实验及吸附磷形态分析可推断火山岩在低温条件下（〈25℃）去除水体中的磷以物理吸附为主,高温条件下（〉25℃）以化学吸附为主。     

活性炭吸附Zn(Ⅱ)的热力学与机理研究

本文研究了水溶液中活性炭吸附Ｚｎ＾２＋的热力学特性及其机理,测定了不同温度下的吸附等温线。结果表明;在稀溶液中吸附Ｚｎ＾２＋符合Ｌａｎｇｍｕｉｒ模型;活性炭吸附Ｚｎ＾２＋时可能主要是以水合Ｚｎ（Ｈ２Ｏ）＾２＝ｎ形式被吸附的;活性炭表面存在含氧官能团的吸附活性中心;由于吸附水合Ｚｎ＾２＋与炭表面含氧官能团之间相互作用,导致水分子的脱附及Ｈ＾＋的产生,使其热力学函数ΔＳ＾０增加。     

水中硝基苯在柱撑膨润土上的吸附行为

在［OH^-］/［Al³⁺］=2.4的反应条件下,利用Al³⁺与碱液反应制备出Keggin离子,并由此制备出了无机、无机-有机柱撑膨润土,XRD-衍射数据表明,经柱撑后的膨润土层间距明显增大,达1.9 nm以上.研究了硝基苯在4种改性膨润土上的吸附行为,结果表明：经柱撑处理后的膨润土吸附能力明显大于钠基土,其吸附动力学行为遵循Bingham方程和Langmuir方程所描述的规律,平衡吸附量q_e与平衡浓度C_e之间的关系符合Freundlich和Langmuir等温吸附方程,吸附表现为放热的物理吸附和有机质的分配作用.     

多级介孔炭对刚果红染料吸附性能的研究

以商业硅胶为模板,采用硬模板法制备了多级介孔炭,并研究了其对水溶液中刚果红染料的吸附性能.研究结果表明制备的多级介孔炭具有高比表面,大孔容和集中孔径分布以及高效吸附脱除刚果红染料的性能.多级介孔炭对水溶液中刚果红的吸附等温线符合Langmuir吸附模型,且在45℃具有最大吸附量,为446.89mg·g-1.吸附动力学研究表明动力学数据遵循拟二级动力学模型.热力学研究发现,在25～45℃内,刚果红在多级介孔炭上的吸附行为时吸热过程,且是自发进行的.     

无机-有机柱撑膨润土对水中苯胺的吸附行为研究

在OH^-和Al^3 的摩尔比为2．4的反应条件下。利用Al^3 与碱液反应制备出Keggin离子。并由此制备出了无机、无机-有机柱撑膨润土。XRD衍射数据表明：经柱撑后的膨润土层间距明显增大。达1．9nm以上。研究了苯胺在4种改性膨润土上的吸附行为。结果表明：经柱撑处理后的膨润土吸附能力明显大于钠基土。其吸附动力学行为遵循Bangham方程和Langmuir方程所描述的规律,平衡吸附量q,与平衡质量浓度pc之间的关系符合Freundlich和Langmuir等温吸附方程。吸附表现为放热的物理吸附和有机质的分配作用。     

不同曝气方式对底泥吸收磷的影响

以河流底泥为材料,模拟研究了不同曝气方式（底泥曝气、水曝气）对底泥吸收磷的影响及对上覆水DO、pH值、浊度的影响。结果表明：底泥曝气可有效恢复水体溶解氧水平,并且pH值保持稳定;而水曝气仅在曝气期间,溶解氧水平较高,停止曝气,溶解氧迅速下降,pH值变化显著。底泥曝气可以有效促进底泥对磷的吸收。底泥总磷的净增加量达到187.2 mg/kg,而Ca-P的净增加量为172.2mg/kg;水曝气对底泥吸收磷的强化作用一般,总磷的净增加量为105.4 mg/kg,并较为均匀地分配到NH4Cl-P、Fe-P、Ca-P三种形态中。     

坡缕石黏土吸附Cu~(2+)的动力学

通过提纯的坡缕石黏土对水溶液中Cu~(2+)的静态吸附实验,考察了吸附过程的动力学特征,研究了吸附过程的动力学模型、表观活化能和活化热力学参数,并对吸附速率的控制进行了分析。结果表明:在实验条件下坡缕石黏土对水中的Cu~(2+)具有较快的吸附速率,60min可基本达到平衡;吸附过程能较好地符合Lagergren pseudo-second-order吸附动力学方程,速率常数k_2随温度的升高而增大,随Cu~(2+)初始浓度的增加而减小;吸附过程的表观活化能为18.82kJ/mol,是活化的化学吸附,活化焓为16.26kJ/mol,活化Gibbs自由能为75.40～79.38kJ/mol,活化熵为-198.50 J/(mol·K),活化为吸热过程,是缔合反应机制:吸附速率由液膜扩散和颗粒内扩散共同控制,低浓度时主要受液膜扩散控制,高浓度时颗粒内扩散的影响更为明显。     

新型煤基吸附剂吸附硝基苯的机理研究

以神府煤为原料经过超细粉碎、化学处理、复合成型和后处理制得两种煤基超细复合吸附剂MMCA和AHCA,研究了二者对水溶液中硝基苯的吸附性能和吸附机理．结果表明,MMCA和AHCA对硝基苯的吸附过程符合二级吸附动力学模型,MMCA吸附硝基苯的过程由膜扩散控制,而AHCA吸附硝基苯过程由颗粒内扩散控制,求出了吸附速率常数和颗粒内有效扩散系数．MMCA和AHCA对硝基苯的吸附符合Langmuir吸附等温式,其单层饱和吸附量分别为109．89mg／g和229．57mg／g．     

氧化-负离子化活性炭吸附锌离子

研究了未处理炭和氧化－负离子炭对锌离子的吸附，发现未处理炭对锌离子的吸附符合Langmuir吸附等温线。无论处理炭还是未处理炭其吸附量均受溶液pH值的影响，氧化－负离子化炭对锌离子的吸附要好于未处理炭。     

花生壳吸附溶液中铀的研究

以废弃物花生壳为吸附剂来吸附水溶液中的铀,研究了花生壳加入量、溶液pH、铀初始质量浓度以及吸附时间等因素对铀吸附效果的影响。结果表明,花生壳对铀具有较好的吸附效果,当pH=4.0、花生壳用量为4 g.L-1、粒径为0.15～0.3 mm、铀初始质量浓度为30 mg.L-1、吸附时间为2.0 h时,铀的去除率达到了97.8%。等温吸附研究表明,花生壳对铀的吸附行为更符合Langmuir等温吸附方程,说明花生壳对铀的吸附是以单分子层吸附(化学吸附)为主,通过拟合得出最大吸附量为5.05 mg.g-1。     

碘化钾水溶液中碘在活性炭上的吸附等温线

测定了碘化钾水溶液中碘在活性炭上的吸附平衡数据，证明碘在液固两相中的平衡关系可用Ｆｒｅｕｎｄｌｉｃｈ方程式拟合，其平衡方程式为：ｘ／ｍ＝０．３８１Ｃ