膨润土吸附剂制备工艺及吸附性影响因素研究

针对矿山废水酸度高、重金属离子处理成本过高的问题,采用膨润土、钢渣复合颗粒吸附重金属离子,从去除率、质量散失率、碱度释放量对复合颗粒制备工艺进行探讨,并研究其吸附性能影响因素,用此颗粒处理模拟酸性矿山废水(AMD)。结果表明:膨润土、钢渣配比5∶5,Na_2CO_3用量5%,焙烧粒径2 mm,500℃下焙烧60 min,吸附剂投放量10.5 g/L,反应时间240 min,振荡速率100 r/min,反应温度25℃,对Fe~(2+)、Mn~(2+)、Cu~(2+)、Zn~(2+)去除率分别为98.84%、94.93%、99.26%、96.85%,出水pH值为8.42,该复合颗粒既能去除重金属离子又能降低AMD酸度,是一种高效、环保、经济的AMD处理吸附剂。     

焙烧联合碳酸钠改性尾煤基吸附剂的制备及其对Cu(Ⅱ)的吸附

尾煤基吸附剂的开发不仅可以降低重金属离子废水的处理成本,还能够解决尾煤堆积造成的环境生态问题,实现尾煤高附加值利用。以浮选尾煤(TC)为原料,通过氮气氛下焙烧联合碳酸钠改性制备了一系列尾煤基吸附剂,研究了各种尾煤基吸附剂对Cu~(2+)的吸附性能,并采用XRD、FTIR及SEM等分析手段对吸附剂的吸附性能进行表征。结果表明:当焙烧温度为800℃,焙烧时间为1 h, Na_2CO_3溶液浓度为1.0 mol/L,Na_2CO_3溶液改性时间为2 h时,制得的吸附剂CNTC对水体中Cu~(2+)去除的效果最好;当CNTC投加量为3 g/L,25℃下吸附时间为4 h时,对初始浓度为50 mg/L的废水中Cu~(2+)的去除率可达99.8%,实现了废水中Cu~(2+)的有效去除;对Cu~(2+)的吸附主要包括物理吸附,以及Na~+与Cu~(2+)的离子交换,含氧官能团—OH、Si—O与Cu~(2+)的化学吸附。     

改性膨润土吸附废水中氨氮的试验研究

通过用Al2(SO4)3溶液-焙烧制备了改性膨润土吸附剂,探讨了它对水中氨氮的吸附性能。试验表明,制备改性膨润土吸附剂时恰当的Al2(SO4)3浓度为4%,最佳焙烧温度为500℃。同时采取不同的试验条件探讨了改性膨润土吸附氨氮的效果。结果表明,当溶液pH值为10、吸附剂投加量为4g/L、接触时间在60min时,氨氮的去除效率可达95%以上。     

微波强化铝改性膨润土对水中氨氮的吸附性能

采用Al₂(SO^₄)³溶液和微波炉制备了微波强化铝改性膨润土吸附剂,并研究了吸附剂对水中氨氮的吸附性能。试验验结果表明：制备微波强化铝改性膨润土吸附剂的适宜条件为Al₂(SO₄)₃浓度4%,微波辐照功率480 W,辐照时间10 min。在此条件下,微波强化铝改性膨润土的比表面积可达到180.69 m²/g。在溶液pH值为10,吸附剂用量为0.4 g/L,吸附时间为20 min条件下,用所制备的微波强化铝改性膨润土吸附剂处理浓度为100 mg/L的模拟氨氮废水,氨氮去除率可达96.8%。     

膨润土复合颗粒制备工艺及其吸附性能研究

针对矿山废水中酸度、重金属离子的高成本处理问题,采用经高温焙烧的膨润土-钢渣复合颗粒对Fe2+、Mn2+、Cu2+和Zn2+进行吸附。从去除效果、碱度释放量及散失率对复合颗粒的最佳制备工艺进行研究,并用其处理模拟酸性矿山废水(AMD)。结果表明,最佳制备工艺条件为：膨润土与钢渣配比5∶5,黏结剂用量5%,焙烧温度500℃,焙烧时间60 min;当吸附剂投加量为10 g/L,吸附时间为240 min时,酸性矿山废水中Fe2+、Mn2+、Cu2+、Zn2+的去除率分别为93.21%、87.31%、100%、89.68%,出水pH值为8.31。膨润土-钢渣复合颗粒可同步降低水中酸度,去除重金属离子,且处理成本较低,值得推广应用。     

改性膨润土吸附剂的制备及对苯酚的吸附性能

采用AlCl3改性膨润土制备含苯酚废水吸附剂。研究了AlCl3投加量、焙烧温度对吸附剂性能的影响，探讨了改性膨润土用量、接触时间、溶液pH、改性膨润土投加方式等对改性膨润土吸附苯酚的影响。结果表明，经过改性和450℃焙烧的改性膨润土对苯酚的去除效果优于原土和活性炭，在原水苯酚浓度为200mg／L、pH=8．5、接触时间为30min、改性膨润土投加量为4g/L时，对苯酚的去除率可以达到92．2％；采用分批投药的方式，苯酚去除率可达99．7％。     

膨润土-壳聚糖复合吸附剂处理苯酚有机废水的研究

以膨润土和壳聚糖为原料,制备了膨润土和壳聚糖复合吸附剂,研究了该复合吸附剂对有机废水中苯酚的吸附性能,结果表明:在温度为25℃,酸性环境(pH值为2)中,废水初始浓度为50mg/L,复合吸附剂用量为5g/L,吸附时间为1h,苯酚的去除率可达到93%以上.     

赤泥负载铈吸附剂的制备及其应用

将赤泥通过盐酸改性,得到改性赤泥,以改性赤泥为载体,氧化铈为活性组分,制备了赤泥负载铈吸附剂.在25℃和静态条件下,对赤泥负载铈吸附剂处理含磷废水进行了研究,探讨了赤泥负载铈吸附剂的制备条件、赤泥负载铈吸附剂用量、废水pH值、吸附时间及磷的浓度对除磷效果的影响.结果表明,赤泥负载铈吸附剂的制备条件为:盐酸浓度为6mol/L,赤泥负载铈的反应时间为16h,四水硫酸铈浓度为0.4g/L,焙烧温度为500℃;在废水pH值为5.0,磷浓度0～100mg/L范围内,吸附时间为90min,按磷与赤泥负载铈吸附剂质量比为1︰80投加赤泥负载铈吸附剂进行处理,磷的去除率可达97%以上.利用Langmuir吸附等温式对吸附数据进行拟合,得到25℃下的线性相关性R2=0.9919,吸附剂的饱和吸附量为44.65mg/g.磷在吸附剂表面的吸附是单分子层吸附.     

壳聚糖改性膨润土吸附对苯二酚废水的效果研究

本实验用壳聚糖作为改性剂,与膨润土靠静电引力形成复合吸附剂,并用此复合吸附剂吸附废水中的对苯二酚,得出了吸附对苯二酚废水的最佳条件:壳聚糖的负载量为0.045 g/g.投加量为2.0g,振荡时间120 min,温度30℃,pH值为9.0,振荡速率90 r/min.对吸附机理进行了讨论,壳聚糖改性膨润土吸附对苯二酚的行为...     

膨润土负载壳聚糖对水中Cu(II)的吸附特性研究

通过水热振荡法制备了膨润土-壳聚糖复合吸附剂,并对废水中铜(Cu(II))进行吸附。通过傅立叶变换红外光谱(FT-IR)和扫描电子显微镜(SEM)对复合吸附剂进行了表征。研究结果表明,膨润土-壳聚糖复合吸附剂对铜的吸附性能优于单一膨润土。与膨润土相比,膨润土-壳聚糖复合吸附剂的形状不规则,表面粗糙疏松。在Cu(II)初始浓度为50 mg/L、pH值为7、吸附温度为30℃、接触时间为15 min的条件下,膨润土-壳聚糖复合吸附剂对Cu(II)的去除效率可达95%以上,吸附量可达到20.12 mg/g。此外,Langmuir和Freundlich模型都能很好地拟合Cu(II)在两种吸附剂上的等温吸附。膨润土壳聚糖复合吸附剂对Cu(II)的吸附过程符合准二级动力学方程。     

粉煤灰-硅藻土复合材料对选矿废水中Cr(Ⅵ)的吸附行为研究

将粉煤灰、硅藻土复合焙烧改性后制得吸附剂——粉煤灰-硅藻土复合材料,并将其应用于吸附选矿废水中的Cr(Ⅵ),考察了溶液Cr(Ⅵ)初始浓度、pH值、吸附剂投加量、吸附温度、吸附时间等参数对吸附剂吸附Cr(Ⅵ)效果的影响。结果表明:粉煤灰与硅藻土复合焙烧改性后,材料孔隙增加,比表面积增大; 粉煤灰-硅藻土复合材料对Cr(Ⅵ)的吸附是一个自发的吸热过程,以物理吸附为主。在溶液Cr(Ⅵ)初始浓度10 mg/L、pH=2、粉煤灰-硅藻土复合材料投加量20 g/L、吸附温度60 ℃、吸附时间6 h条件下,500 ℃焙烧2 h制得的粉煤灰-硅藻土复合材料对废水中Cr(Ⅵ)去除率可达70.6%。     

改性大洋富钴结壳选矿尾矿对重金属离子的吸附选择性研究

采用静态吸附法研究了改性前后大洋富钴结壳选矿尾矿,在相同条件下对模拟废水中Cu2+、Pb2+、Zn2+、Cd2+等重金属离子的单独和混合吸附特性。结果表明:①单独吸附效果的顺序为Pb2+>Cd2+>Cu2+>Zn2+;②当Pb2+、Cd2+、Cu2+和Zn2+同时存在时,吸附效果的顺序是Pb2+>Cu2+>Cd2+>Zn2+或Pb2+>Cd2+>Cu2+>Zn2+,并且离子初始浓度越大,Pb2+与其它共存的重金属离子的选择性分离效果越好;③改性大洋富钴结壳选矿尾矿对重金属离子选择性吸附效果好,成本低,制备工艺简单。     

电气石在环境工程中应用的基础研究

介绍了电气石在环境工程中应用的研究现状,并以内蒙赤峰黑电气石为吸附剂,系统研究了吸附时间、温度、用量、pH值、金属离子初始浓度等条件对电气石吸附Cu2+、Pb2+、Zn2+效果的影响;用Langmuir和Freundlich吸附等温线描述了吸附剂的吸附特性;探讨了电气石在实际废水中对重金属离子的吸附规律;最后研究了电气石的红外发射特性。     

烧结制度对钒尾矿陶粒性能及结构的影响

湖北某石煤提钒尾矿是一种优质陶粒原料,为了揭示烧结制度对陶粒性能及结构的影响,以不同烧结温度和烧结时间下陶粒的XRD图谱、SEM照片分析为手段,对颗粒强度和吸水率随预热及烧结的温度和时间变化的规律进行了分析。结果表明：①提高烧结温度、延长烧结时间,陶粒的颗粒强度先上升后下降、吸水率下降,这是由于适当提高烧结温度或延长烧结时间,均有利于生成新的长石,新生成的长石与石英等硅铝酸盐矿物形成低共熔物,填充在坯体颗粒间,使陶粒内部形成相对均匀的不连通气孔,因而提高陶粒的强度、降低陶粒的吸水率;过高的烧结温度或过长的烧结时间会使陶粒内部形成的多元低共熔物发生不均匀流动,导致气孔兼并、结构疏松,因而陶粒的强度下降。②在预热温度为400 ℃,预热时间为30 min,烧结温度为1 130 ℃,烧结时间为10 min情况下,所得陶粒吸水率、筒压强度、粒型系数、堆积密度及颗粒级配均达到GB/T 17431.1-1998要求。     

某石煤钒矿石焙烧-酸浸试验研究

以V₂O₅含量0.51%的某石煤钒矿石为试验原料,采用焙烧-酸浸工艺对其进行了系统的试验研究。分别考察了焙烧和浸出工艺参数对矿石中V₂O₅浸出率的影响。试验结果显示,在入料粒度-0.074 mm粒级含量占63.80%、焙烧温度800℃、焙烧时间2 h的焙烧条件及浸出温度70℃、H₂SO₄用量（H₂SO₄与浸出试样的质量比）12%、液固比2:1、浸出时间2 h的浸出条件下,V₂O₅的浸出率可达到70.81%。研究结果为该类V₂O₅含量未达到工业品位的石煤钒矿石的开发利用提供了参考。      

基于硫酸铵+硫酸混合助剂的石煤焙烧─酸浸提钒

为了了解含钒石煤焙烧过程助剂硫酸铵+浓硫酸对焙烧—酸浸提钒效果的影响,以四川广元某V2O5含量为0.82%的含钒石煤试样为研究对象(33.03%的钒赋存在有机质中,59.45%的钒赋存在硅酸盐矿物中),在混合助剂硫酸铵与浓硫酸的物质的量之比为1∶1的情况下,考察了焙烧温度、混合助剂添加量、试样的粒度和浸出温度对钒提取率的影响。结果表明,在添加硫酸铵+浓硫酸助剂的情况下,250℃焙烧导致试样中的云母相消失,伴随着硫酸铁铵、硬石膏新相的生成;焙烧温度上升到400℃,硫酸铁铵的衍射峰强度达到最强;继续提高焙烧温度至500℃,硫酸铁铵的衍射峰强度减弱;在320℃的焙烧熟料中有新相硫酸铝铵生成,至350℃处于增强阶段,至400℃硫酸铝铵相又全部消失。细度为-120目的试样按SO2-4与Al2O3+Fe2O3的物质的量之比3.5添加硫酸铵+浓硫酸,350℃下的焙烧熟料在90℃下进行硫酸酸浸,钒浸出率可达95.67%。     

有机改性赤泥吸附剂的制备及除磷性能

通过浸渍CTMAB法制备有机改性赤泥吸附剂,并探讨改性赤泥吸附剂对磷的吸附性能。结果表明：当浸渍液CTMAB质量浓度为8 g/L、焙烧温度为500 ℃、模拟含磷废水初始浓度为5 mg/L、废水pH=3、振荡时间为60 min时,改性吸附剂对磷的去除率达到90%以上。根据试验结果建立了改性吸附剂吸附磷的Freundlich等温线模型,通过热力学分析揭示出该吸附过程可自发进行。     

除钒尾渣短流程工艺制备高纯NH4VO3

粗TiCl4除钒尾渣含钒2%~5%,具有较高的回收利用价值。为实现除钒尾渣中钒资源的低成本回收,提出了除钒尾渣直接焙烧—铵盐浸出—沉钒制备偏钒酸铵的新工艺,并开展了相关条件试验,重点考察了 焙烧温度、NH4HCO3用量、浸出温度、浸出时间对提钒效果的影响。结果表明：①除钒尾渣在650 ℃下焙烧150 min,获得的焙烧样中主要物相有金红石型TiO2、锐钛型TiO2、Al2O3、V2O5和SiO2,钒氧化率达78.12%, 可采用铵盐浸出实现钒的低成本提取。②条件试验确定焙烧样适宜的浸出条件为：NH4HCO3用量n(NH4+)/n(V)=2,液固比5 mL/g,浸出温度80 ℃,浸出时间30 min。在上述条件下,钒浸出率可达76.65%,浸出液V浓度 为5.71 g/L。浸出液经4次循环浸出后,V浓度提高至19.66 g/L。该较高浓度的浸出液直接沉钒,获得了纯度＞99%的偏钒酸铵产品,满足标准一级品（YS/T 1022—2015）的要求,XRD分析进一步证实其具有较高的纯 度。研究结果可为除钒尾渣中钒资源的短流程回收提供技术支撑。     

从铝热法制备金属铬所得铬渣中回收铬、铝工艺研究

采用在熔融碱中焙烧-水浸-碳酸化分解-浓缩结晶工艺从铝热法生产金属铬所得炉渣中回收氧化铝和铬酸钠, 探讨了铬渣粒度、碱渣比、焙烧时间以及温度等因素对铬和铝浸出率的影响。研究表明, 铬和铝的浸出率随碱渣比、焙烧时间以及焙烧温度增加而增加, 随铬渣粒度减少而增加。通过四因素三水平正交实验确定焙烧最佳浸出工艺条件为 焙烧温度 700 ℃, 焙烧时间 4 h, 粒度0.045 mm和碱矿比6∶1。所得铬盐(以重铬酸钠计)和氧化铝的纯度分别为88.5%和95.4%, 总回收率分别达到85.6%和96.4%, 钠以碳酸钠和碳酸氢钠的形式得到回收。