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鋼渣在廢水治理中的應(yīng)用

關(guān)鍵詞:鋼渣,凈水劑,濾料,吸附劑
日期:2012年5月15日 來(lái)源:佰科

鋼渣在廢水治理中的應(yīng)用
鋼渣是煉鋼過(guò)程中的副產(chǎn)品,具有較大的比表面積和復(fù)雜的化學(xué)組成。鋼渣處理廢水主要用作重金屬離子吸附劑,有機(jī)物的濾料以及制備絮凝劑。綜述鋼渣在治理廢水中作吸附劑、濾料及絮凝劑的情況以及作用機(jī)理,指出鋼渣處理廢水應(yīng)用前景廣闊。
鋼渣是煉鋼生產(chǎn)中排放的廢棄物。其產(chǎn)生量?jī)H次于高爐渣,約占粗鋼產(chǎn)量的12%~15%,2006年已經(jīng)達(dá)到5000萬(wàn)t。由于多方面的原因,我國(guó)的鋼渣實(shí)際資源化利用率卻很低,與國(guó)家倡導(dǎo)的"零"排放目標(biāo)還相差很遠(yuǎn)。
廢水污染是一個(gè)極其嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題,廢水、廢渣等通過(guò)土壤、空氣,尤其是食物鏈,對(duì)人類的生存和身心健康產(chǎn)生嚴(yán)重危害。近年來(lái),鋼渣在污水治理中的獨(dú)特作用逐漸被環(huán)保工作者認(rèn)識(shí)。很多研究發(fā)現(xiàn)鋼渣應(yīng)用于污水治理不僅能"以廢治廢",大大降低水處理的成本,而且能避免鋼渣的粗放式利用甚至隨便拋棄造成的二次污染,有著一定的科學(xué)意義和實(shí)際的經(jīng)濟(jì)效益。本文將對(duì)鋼渣在廢水治理中的應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行綜述。
鋼渣綜合利用現(xiàn)狀
鋼渣的綜合利用方式實(shí)際上分為無(wú)害化處理和綜合利用2大類。鋼渣的無(wú)害化處理技術(shù)主要有冷棄法、燜渣法、熱潑法、盤潑法、風(fēng)淬法、水淬法、滾筒法(BSS)等。這些方法的主要目的是對(duì)熱態(tài)鋼渣進(jìn)行粒化處理,使渣鐵進(jìn)行有效分離,同時(shí)得到性能穩(wěn)定的鋼渣尾渣產(chǎn)品,以便后期綜合利用。文獻(xiàn)[1]還報(bào)道了德國(guó)將氧氣和石英砂同時(shí)加入到鋼渣池中,從而消解了鋼渣中的氧化鈣和氧化鎂的新工藝,提高了鋼渣的性能。
我國(guó)的鋼渣綜合利用目前主要是對(duì)其中的鐵進(jìn)行磁選回收,這是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的?v觀世界的鋼渣利用,鋼渣主要用于煉鐵、建材和農(nóng)業(yè),因此美歐的鋼渣綜合利用率很高。目前國(guó)內(nèi)鋼渣主要應(yīng)用于冶煉熔劑、道路工程、建筑材料、農(nóng)業(yè)化肥等。特別是近年來(lái)隨著鋼渣粉末化的流行,鋼渣作為水泥摻和料和混凝土摻和料甚至鋼渣水泥及其衍生品越來(lái)越多。但是鋼渣性能的不穩(wěn)定性還是制約了鋼渣的廣泛應(yīng)用。尋找鋼渣的高附加值、大批量利用就是目前的研究重點(diǎn),鋼渣用于廢水治理就是一個(gè)很好的方向。
鋼渣在廢水處理中的應(yīng)用
鋼渣的化學(xué)成分見(jiàn)表1(以武鋼為例)。從鋼渣的化學(xué)成分分析可知,鋼渣中含有大量的堿性氧化物而顯堿性,同時(shí)鋼渣經(jīng)過(guò)粉磨后比表面積比較大,決定了鋼渣可以通過(guò)化學(xué)反應(yīng)和吸附作用處理廢水中的污染物。鋼渣的密度大,在水中的沉降速度快,固液分離處理周期短。因此鋼渣可以作為廢水處理的吸附劑和濾料。另一方面,鋼渣同時(shí)含有相當(dāng)數(shù)量的鐵和硅元素,在一定條件下進(jìn)行處理可以聚合成為很好的絮凝材料,因此鋼渣可以作為廢水處理的絮凝劑原料。0371-8502-2221
鋼渣作為吸附劑
鋼渣作為吸附劑處理廢水,主要是用于處理含重金屬離子廢水和含磷、砷、氟等離子的廢水。重金屬離子對(duì)水體的污染具有不易降解性和毒害性,被定為D1類污染物[2],對(duì)人類的生存和身心健康產(chǎn)生嚴(yán)重影響。磷是引起水體富營(yíng)養(yǎng)化的關(guān)鍵元素,控制水體中磷的濃度是保護(hù)我們水資源和水環(huán)境的較重要的一步。含砷廢水主要來(lái)源于冶金、石油、化工行業(yè),三價(jià)砷具有劇毒。含氟廢水主要來(lái)源于鋁冶金、氟礦石的開(kāi)采、氟化鹽的生產(chǎn)、焦炭、玻璃、電子、化工、火力電廠、化肥以及農(nóng)藥等行業(yè),含氟廢水嚴(yán)重污染環(huán)境[3]。
鋼渣作為吸附劑處理廢水,其作用機(jī)理是一個(gè)十分復(fù)雜的物理化學(xué)過(guò)程。20世紀(jì)90年代中期開(kāi)始,環(huán)保專家研究了鋼渣吸附處理鎳、鉛、銅、鉻等的吸附行為,發(fā)現(xiàn)主要有吸附作用和沉淀作用2類。
鋼渣經(jīng)粉碎(一般過(guò)40目篩)后有著較大的比表面積,同時(shí)還具有活性基團(tuán),對(duì)金屬離子有一定吸附作用,對(duì)金屬離子去除非常有利。鋼渣的吸附作用又分為物理吸附和化學(xué)吸附。物理吸附由鋼渣的多孔性和比表面積決定,比表面積越大,吸附效果越好。試驗(yàn)[4-5]證明了鋼渣的吸附作用基本符合Freundlich吸附等溫方程式,該種吸附作用甚至是鋼渣吸附劑的主要作用。
鋼渣吸附劑還有一種化學(xué)吸附作用[6]。我們可將這種吸附作用分為1)靜電吸附,鋼渣表面因帶負(fù)電荷而對(duì)溶液中的陽(yáng)離子產(chǎn)生靜電吸附;(2)表面配合作用,鋼渣顆粒表面的硅、鋁、鐵的氧化物表面離子的配位不飽和,在水溶液中進(jìn)行水解形成基團(tuán)能夠與金屬陽(yáng)離子生成表面配位配合物;(3)陽(yáng)離子交換,重金屬離子與鋼渣表面吸附的H+發(fā)生陽(yáng)離子交換作用而被吸附在鋼渣表面。
鋼渣吸附劑的作用還具有一種沉淀作用。鋼渣溶液經(jīng)試驗(yàn)[7]有強(qiáng)的堿性,使金屬離子可部分形成氫氧化物和砷酸鹽的沉淀。這種氫氧化物和砷酸鹽沉淀的形成對(duì)于金屬離子和砷元素(特別是五價(jià)砷)的去除是非常有利的。
鋼渣作為吸附劑使用,也有一些影響因素,比如溫度的影響。

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