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基于废弃渣的吸附剂及其制备方法和应用

阅读:1032发布:2020-09-11

专利汇可以提供基于废弃渣的吸附剂及其制备方法和应用专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种基于废弃 钢 渣的 吸附 剂及其制备方法和应用,属于固体废物资源化利用领域。本发明是利用在炼钢过程中,生 铁 中杂质产生的 氧 化产物经过 磁选 、筛分后,得到小于150目细度、含铁量在5%以下的钢渣尾渣,再加入20%的助磨剂和30%的 表面活性剂 一起进行 研磨 ,再以15%HCl进行清洗,即可获得一种基于废弃钢渣处理含Cr6+ 废 水 的新型吸附剂。本发明将废弃的钢渣应用于含重金属Cr6+废水的处理中,制备简便,成本低廉,去除效率可达到92%左右。,下面是基于废弃渣的吸附剂及其制备方法和应用专利的具体信息内容。

1.一种基于废弃渣的吸附剂,其特征在于,由钢渣尾渣、木质素磺酸和丙三醇制成。
2.根据权利要求1所述的一种基于废弃钢渣的吸附剂,其特征在于,按质量比,钢渣尾渣 : 木质素磺酸钙:丙三醇=5:3:2。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于废弃钢渣的吸附剂,其特征在于,所述的钢渣尾渣中,按重量百分比,含有35~45%CaO、7~15%MgO、10~20%SiO2、1~8%Al2O3和20~35%Fe2O3。
4.一种基于废弃钢渣的吸附剂的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
1)将钢渣用磁选机进行磁选,磁选后钢渣含量小于7%,磁选后的钢渣用颚式破碎机进行粉磨,过150目网,取筛下物为钢渣尾渣;
2)取钢渣尾渣、木质素磺酸钙和丙三醇,将混合料置于搅拌机内搅拌混合均匀,加入拌合,拌合均匀后,制成钢渣颗粒;
3)将制得的钢渣颗粒自然熟化,放入弗炉中焙烧得到的吸附剂,即新型钢渣颗粒,制成后进行酸洗,以去除钢渣中的Fe、Mg等金属离子
5.根据权利要求4所述的一种基于废弃钢渣的吸附剂的制备方法,其特征在于,步骤2)加入水的量为混合料的20 30%,制成的钢渣颗粒粒径为4 5mm。
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6.根据权利要求4所述的一种基于废弃钢渣的吸附剂的制备方法,其特征在于,步骤3)所述制得的钢渣颗粒自然熟化时间为48h,放入马弗炉中的温度为500℃,焙烧时间为4h,进行酸洗时所用的溶液为10%HCl。
7.一种根据权利要求1或2所述的基于废弃钢渣的吸附剂在去除工业废水中Cr6+中的应用。
8.根据权利要求7所述的基于废弃钢渣的吸附剂在去除工业废水中Cr6+中的应用,其特征在于,方法如下:调节工业废水的pH=7~11,将吸附剂按每立方米4~5kg的比例,均匀投加到工业废水中,搅拌反应45min。

说明书全文

基于废弃渣的吸附剂及其制备方法和应用

技术领域

[0001] 本发明涉及一种基于废弃钢渣的吸附剂及其制备方法和应用,可高效去除工业中Cr6+的吸附剂,属于固体废物资源化利用和污水处理领域。

背景技术

[0002] 重金属离子废水是对环境及人类危害最为严重的废水,若处理不当重金属会在环境中发生富集作用,然后通过食物链对人体健康造成伤害。到目前为止,重金属废水的处理方法主要有中和沉淀法、硫化物沉淀法、生物吸附法、隔膜电解法、反渗透法、电渗析法、蒸发浓缩法、离子交换法、电凝聚法等等。钢渣由于含有SiO2、Fe2O3、Al2O3、P2O5和游离CaO、MgO等成分,可加工成与活性炭孔径相当的颗粒,密度大,在水中沉降速度快,固液分离处理周期短,具有一定的性和吸附能,对废水中重金属离子既具有化学沉淀作用,又具有吸附作用,因此近年来将钢渣应用于重金属离子废水处理的研究也越来越多。研究证明,这种方法具有一定的实用性,而且为重金属离子废水的治理开辟了一个“以废治废”的新途径。钢渣经粉碎后粒径和孔径都小,比表面积较大,对金属离子有一定吸附作用,非常有利于金属离子的去除。这个过程通过吸附实验研究得到证实。即在固定钢渣用量的情况下做金属离子的吸附曲线。

发明内容

[0003] 本发明的目的之一是提供一种充分利用废弃的钢渣制备新型吸附剂,该新型吸附剂针对传统污水处理重金属离子去除率较低的问题,钢渣疏松多孔,比表面积大、具有一定的吸附能力,而且钢渣的密度大,在水中的沉降速度快,易于固液分离,因此可以用作吸附材料处理工业废水Cr6+,具有较好的工业应用前景。
[0004] 本发明的目的之二是提供一种基于废弃钢渣的吸附剂的制备方法。
[0005] 本发明的目的之三是提供基于废弃钢渣的吸附剂在吸附工业废水中Cr6+中的应用。
[0006] 本发明采用的技术方案是:一种基于废弃钢渣的吸附剂,由钢渣尾渣、表面活性剂和助磨剂制成。
[0007] 优选的,上述的一种基于废弃钢渣的吸附剂,按质量比,钢渣尾渣 : 木质素磺酸:丙三醇=5:3:2。
[0008] 上述的一种基于废弃钢渣的吸附剂,所述的钢渣尾渣中,按重量百分比,含有35~45%CaO、7 15%MgO、10 20%SiO2、1 8%Al2O3和20 35%Fe2O3。
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[0009] 一种基于废弃钢渣的吸附剂的制备方法,包括如下步骤:1)将钢渣用磁选机进行磁选,磁选后钢渣含量小于7%,磁选后的钢渣用颚式破碎机进行粉磨,过150目网,取筛下物为钢渣尾渣;
2)取钢渣尾渣、木质素磺酸钙和丙三醇,将混合料置于搅拌机内搅拌混合均匀,加入20
30%的水拌合,拌合均匀后,制成4 5mm钢渣颗粒;
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3)将制得的钢渣颗粒自然熟化48h,放入弗炉中在500℃下焙烧4h后得到的吸附剂,即新型钢渣颗粒,制成后可用10%HCl进行酸洗,以去除钢渣中的Fe、Mg等金属离子;
优选的,上述的一种基于废弃钢渣的吸附剂的制备方法,步骤3),制得的钢渣颗粒自然熟化48h,放入马弗炉中在500℃下焙烧4h后得到的吸附剂,即新型钢渣颗粒。
[0010] 上述的基于废弃钢渣的吸附剂在去除工业废水中Cr6+中的应用,方法如下:调节工业废水的pH=7~11,将吸附剂按每立方米4~5kg的比例,均匀投加到工业废水中,搅拌反应45min。
[0011] 本发明的有益效果是:1)原材料来源广泛,成本低廉;
2)本发明所用原料为钢铁矿业固体废弃物,属于资源再利用,对环境无毒害。
[0012] 3)本发明钢渣吸附剂的制备简便,效果显著,对工业废水中Cr6+的去除率高达92%左右,具有良好的工业前景。附图说明
[0013] 图1 吸附剂加入量与Cr6+吸附率关系图6+
图2 废水pH值与Cr 吸附率关系图
图3 搅拌反应时间与Cr6+关系图。

具体实施方式

[0014] 下面通过具体实施例对本发明做进一步说明,但本发明并不局限于此。由于各地污水水质及所采用的处理工艺有所差别,预处理参数也会产生相应变化,因此在不违背本发明的实质和所附权利要求范围的前提下,可对本发明中关键参数做适当调整。
[0015] 实施例1取从本溪钢铁集团废弃钢渣堆处取来的钢渣,其化学成分如表1。采用磁选机进行磁选去铁,磁选后钢渣含铁量小于7%,磁选后的钢渣用颚式破碎机进行粉磨,过150目网,取筛下物为钢渣尾渣。
[0016] 取钢渣尾渣、木质素磺酸钙和丙三醇,将混合料置于搅拌机内搅拌混合均匀,加入25%的水拌合,拌合均匀后,制成4 5mm钢渣颗粒。
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[0017] 将制得的钢渣颗粒自然熟化48h,放入马弗炉中在500℃下焙烧4h后得到的吸附剂,即新型钢渣颗粒,制成后可用10%HCl进行酸洗,以去除钢渣中的Fe、Mg等金属离子。
[0018] 称取5g钢渣颗粒于400mL的烧杯中,再量取100mL浓度为100mg/L Cr6+溶液中,反应温度为(25±1)℃。用电动搅拌机以恒定速度分别搅拌45min后,过滤、取样,采用原子吸收6+ 6+
分光光度计测定溶液中 Cr 浓度。此时,钢渣颗粒去 Cr 的吸附去除率为92.9%。钢渣颗粒回收用10%HCl酸洗后重复利用2次,其对Cr6+的吸附去除率为89.5%。
[0019] 表1 钢渣化学成分成分 SiO2 Al2O3 CaO MgO Fe2O3 Loss
比例(%) 13.32 1.57 38.91 7.61 23.11 4.38
实施例2
(一)污水来源
污水来自太子河铬厂含重金属离子的工业生产废水,pH为6.3,Cr6+的浓度为
142.17mg/L。
[0020] (二)吸附剂的加入量对去除金属离子Cr6+的影响方法:取污水100ml,分别加入实施例1制备的基于废弃钢渣的吸附剂0.30g、0.35g、
0.40 g、0.45g、0.50g、0.55g、0.60g,反应1h,然后测定溶液中Cr6+的含量。结果如图1。
[0021] 由图1中的试验结果可以看出,随着吸附剂加入量的增加,其对Cr6+的吸附率随之加大。在基于废弃钢渣的吸附剂的加入量为5.0g时具有对Cr6+较好的吸附效果。
[0022] (三)废水的pH对去除金属离子Cr6+的影响方法:取污水100ml,分别用稀HCl和NaOH调整pH值为1、2、3、5、7、8、9、11、12,加入实施例1制备的基于废弃钢渣的吸附剂0.50g,反应1h,然后测定溶液中Cr6+的含量。结果如图2。
[0023] 由图2中的结果可以看出,随着废水pH值的增大,基于废弃钢渣的吸附剂对Cr6+的6+
吸附率随之加大。在pH=7~11的范围内具有较好的吸附效果,其对Cr 吸附率可达到91.2~
92.7%。
[0024] (四)吸附时间对去除金属离子Cr6+的影响方法:取污水100ml,调整pH值为8,加入实施例1制备的基于废弃钢渣的吸附剂5.0g,反
6+
应5min、15min、25min、35min、45min、55min,然后测定溶液中Cr 的含量。结果如图3。
[0025] 由图3中的试验结果可以看出,随着吸附时间的延长,基于废弃钢渣的吸附剂对Cr6+的吸附率随之加大。当吸附进行到0.75 1.0h,对Cr6+的吸附率达到最大吸附率的~92.9%。
[0026] 通过条件的筛选,最佳的工艺条件为:调节工业废水的pH=7~8,将吸附剂按每立方米5~5.5kg的比例均匀投加到工业废水中,搅拌反应0.75 1.0h,钢渣吸附剂对Cr6+的吸~附率达到最大吸附率的92.7%。
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