一种利用钢铁工业废渣吸附水中磷污染物的方法技术

本发明专利技术涉及一种吸附水中的磷污染物的方法。一种利用钢铁工业废渣吸附水中磷污染物的方法，其特征在于它包括如下步骤：１）将钢渣破碎至５～１０目，用蒸馏水洗净、烘干，备用；铁尾矿磨细至２００目，备用；然后按各原料所占质量百分数为：钢渣４５％～５５％、铁尾矿３５％～４５％、粘结剂５％～１５％，混合，得到复合材料，备用；２）将复合材料平铺于容器中放入高温电阻炉焙烧，以４～８℃／ｍｉｎ升温至１００℃，保温６０ｍｉｎ；再以１０～１２℃／ｍｉｎ升温至７００～８００℃，保温１ｈ～１．５ｈ，自然冷却至室温，得到吸附材料；３）将吸附材料按１ｇ～１．５ｇ／１００ｍＬ比例加入到磷含量为３０ｍｇ／Ｌ以下的废水中，调节废水的ｐＨ值为７～９，充分混合反应后废水中磷去除率达到９８％以上。更好的利用钢铁工业废渣实现以废治废，磷去除率高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种钢铁工业废渣综合利用的方法，具体的说是用钢铁工业废渣合成 的复合材料吸附水中的磷污染物的方法。
技术介绍
钢渣(即钢铁工业废渣)是炼钢过程的副产品之一，其产率约为粗钢量的10% 20%左右。据统计，目前我国每年约产钢渣5500万吨。大部分钢渣选铁后堆置而未被利用， 铁尾矿也是钢铁工业固体废弃无的主要组成部分，这两者不仅占用大量堆弃用地或良田， 还严重影响生态环境。随我国钢产量的迅速增长，钢铁工业中的废弃物处理及其再利用越来越受到重 视。截至目前，人们己经相继开发了多种转炉钢渣和尾矿资源化再利用的途径，主要包括回 收有价成分、在道路工程、环境工程、装饰工程中的应用以及在化学领域、农业领域、建筑领 域和冶金领域中的再利用。在含磷废水处理技术中，人们采用了各种工艺来除磷，主要包括生物法、化学沉淀 法、吸附法、离子交换法等以及这些方法的综合运用。其中吸附法由于操作简易，吸附速度 快，经济，并且吸附产物可以回收利用，不会对环境产生二次污染，而寻求一种吸附容量方 面性能优异的高效吸附剂。
技术实现思路
本专利技术所要解决的问题是提供， 更好的利用钢铁工业废渣实现以废治废，磷去除率高。为解决本专利技术提出的技术问题，本专利技术所采取的技术方案是一种利用钢铁工业 废渣吸附水中磷污染物的方法，其特征在于它包括如下步骤1)将钢渣破碎至5 10目，用蒸馏水洗净、烘干，备用；铁尾矿磨细至200目，备 用；然后按各原料所占质量百分数为钢渣45 % 55 %、铁尾矿35 % 45 %、粘结剂 5% 15%，选取钢渣、铁尾矿和粘结剂，混合，得到复合材料，备用；2)将复合材料平铺于容器中放入高温电阻炉焙烧，以4 8°C /min (缓慢)升温 至100°C，保温60min ；再以10 12°C /min升温至700 800°C，保温lh 1. 5h，自然冷 却至室温，得到吸附材料；3)将吸附材料按lg 1. 5g/100mL比例加入到磷含量为30mg/L以下的废水中，调 节废水的PH值为7 9，充分混合反应，得到除磷后的水。所述的粘结剂为水泥、水玻璃或粘土。所述充分混合反应的时间为20min以上。所述充分混合反应的温度为25 50°C。本专利技术的原理钢渣具有一定的碱性和较大的比表面积理，经测试，钢渣粉末密度为1600 2200kg/m3，比表面积0. 32m2/g，平均孔径5. 3nm ；具有良好的过滤性能，可以有效 吸附水中的磷。铁尾矿中主要为硅酸盐矿物，表面带有一定电荷，具有较大的比表面积。钢 渣和铁尾矿中的金属化合物在处理废水时溶解产生铝、钙、铁、镁等金属离子，可以与水中 的磷酸根离子结合形成沉淀，从而达到除磷的效果，即吸附与沉淀共同作用，使含磷废水的 浓度大大降低。本专利技术的有益效果依照本专利技术复合材料不需要经过传统的技术改造或加工，简 单的破碎后通过高温焙烧，即对于废水中的磷污染物有良好的吸附作用。本专利技术利用钢铁 工业废渣实现以废治废，磷去除率高(废水中磷去除率达到98%以上)。本专利技术为钢铁工 业废渣的综合利用开辟新的途径，变废为宝，充分利用了钢渣和铁尾矿的潜在价值，符合以 废治废的原则，具有广泛的实用意义。附图说明图1是实施例1的焙烧温度对吸附材料去除水中磷酸盐的效果图。图2是实施例1的吸附材料投加量与废水中磷酸盐去除率的关系图。图3是实施例1的振荡时间与吸附材料除磷率的关系图。图4是实施例1的进水pH与吸附材料除磷率的关系图。图5是实施例1的进水磷浓度与吸附材料除磷率的关系图。图6是实施例1的反应温度与吸附材料除磷率的关系图。图7是不同温度再生的吸附材料去除废水中磷酸盐的效果图。图8是不同时间再生的吸附材料去除废水中磷酸盐的效果图。具体实施例方式实施例1 ，它包括如下步骤1)将钢渣破碎至5 10目，用蒸馏水洗净、烘干，备用；铁尾矿磨细至200目，备 用；然后按各原料所占质量百分数为钢渣50 %、铁尾矿40 %、粘结剂10 %，选取钢 渣、铁尾矿和粘结剂，混合，得到复合材料，备用；所述的粘结剂为水玻璃，水玻璃模数是 1. 5 3. 5 ；2)将复合材料平铺于容器(如大灰皿)中放入高温电阻炉焙烧，以6°C /min (缓 慢)升温至100°C，保温60min，让复合材料(生料)中的物理水分蒸发；再以11°C /min升 温至750°C，保温1. 2h，自然冷却至室温，得到吸附材料；3)取配置好的含磷浓度为30mg/L模拟废水100mL，将吸附材料与模拟废水混合 (本实施例中按100mL模拟废水中投入1. 2g吸附材料)，装入锥形瓶中，调节废水的pH值 为8，在恒温振荡器中震荡一定时间(反应温度为25°C，本实施例中充分混合反应的时间为 20min)，充分吸附后，过滤并测定滤液中的总磷的量，与初始浓度对比，即可确定复合材料 吸附后对废水中磷的去除率、吸附量等；本实施例中废水中磷去除率达到98%以上。各影响因素的试验方法如下(1)吸附材料投加量固定进水初始废水浓度，反应温度，恒温振荡器转速，pH值，搅拌时间，改变吸附材料的投加量，测定其对吸附的影响；(2)振荡时间固定进水初始废水浓度，吸附材料投加量，反应温度，恒温振荡器 转速，PH值，改变反应的振荡时间，测定其对吸附的影响；(3)进水pH值固定进水初始废水浓度，吸附材料投加量，反应温度，恒温振荡器 转速，改变反应的进水PH值，测定其对吸附的影响；(4)进水初始磷浓度固定吸附材料投加量，反应温度，恒温振荡器转速，改变反 应的进水初始磷浓度，测定其对吸附的影响；(5)反应温度固定初始废水浓度，吸附材料投加量，恒温振荡器转速，改变反应 的温度，测定其对吸附的影响；1、吸附材料和含磷废水的配置，吸附材料在实验前按制备的步骤烧制好。用KH2P04配置含磷(以P计)100mg/L 的标准溶液待用(VCB模拟废水)。2、吸附材料的焙烧温度对含磷废水的吸附，(1)将复合材料平铺于大灰皿中放入高温电阻炉，在不同温度下加热1小时，自然 冷却至室温后，得到吸附材料，用标准溶液配置含磷30mg/L的模拟废水，取lg吸附材料装 入250mL锥形瓶内，加入lOOmL浓度为30mg/L的模拟含磷废水，放置在摇床上，以150r/min 的转速振荡3h。过滤，取滤液测定滤液中的总磷的量，测定焙烧温度对磷酸盐的去除效果见 图1，由图1可以看出，吸附材料对于磷酸盐的去除率随着焙烧温度的升高而增加，当焙烧 温度为700°C时，效果较好，磷酸盐去除率可以达到95. 71%，当焙烧温度为800°C、90(TC、 1000°C时，去除率没有明显变化。通过实验发现焙烧的时间对吸附材料的吸附性能几乎没 有影响。(2)吸附材料不同投加量对去除率的影响各取0. 5g、lg、l. 5g、2g、2. 5g、3g、3. 5g 吸附材料装入 250mL 锥形瓶内，加入 lOOmL 浓度为30mg/L的模拟含磷废水，放置在摇床上，以150r/min的转速振荡3h后取样，过滤并 测定滤液中的总磷的量。随着吸附材料投加量的增加，废水中残留磷浓度不断降级，但废水 中磷的去除率并不与吸附材料的投加量成正比。综合考虑磷的去除率和吸附量两者之间的 变化关系，可确定当投加量为lg即固液比为10g/L时，磷的去除率可达94%以上。图2为 吸附本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李晔，胡斌，佘健，马啸，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：83