赤泥基顆粒吸附劑的制備及其對(duì)水中氮磷的吸附研究.pdf

1、赤泥是氧化鋁工業(yè)排放的廢棄殘?jiān)陙?lái)隨著氧化鋁工業(yè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，赤泥的排放量也大幅度增加，如處理處置不當(dāng)，不僅大量占用土地資源，還將可能對(duì)水、大氣和生態(tài)等環(huán)境造成嚴(yán)重威脅。赤泥的比表面積較大，表面礦物具有一定的活性，可制備為廉價(jià)吸附劑。有研究表明，經(jīng)活化改性后的赤泥可作為水中氮磷的吸附材料，但粉末狀赤泥材料存在吸附后溶液渾濁，難以過濾等缺點(diǎn)，是限制赤泥在廢水處理中實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用的瓶頸。本研究采用廣西拜耳法赤泥為基本原料，摻以廢玻璃粉

2、等作為輔料，利用廢玻璃粉熔點(diǎn)低、熔融范圍寬、析晶能力強(qiáng)的特點(diǎn)，通過燒結(jié)法在較低燒成溫度下制備赤泥基顆粒吸附劑(RG1*)，采用正交實(shí)驗(yàn)和單因素實(shí)驗(yàn)對(duì)其最佳制備工藝進(jìn)行研究，運(yùn)用XRD、SEM、FTIR、BET、EDS等分析方法對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征，并考察吸附劑對(duì)氮、磷的吸附性能。研究結(jié)論如下:
　　(1)通過正交和單因素實(shí)驗(yàn)，確定最佳赤泥基顆粒吸附劑(RG1*)制備工藝條件為:赤泥、廢玻璃粉、高嶺土和碳粉的摻量分別為80％、10％、5

3、％和5％，燒結(jié)溫度為870℃，保溫10min。所制備的吸附劑比表面積為6.00m2·g-1，吸水率為14.83％，體積密度為1.33 g/cm3，顯氣孔率20.06％，耐酸性為79.86％，耐堿性為96.41％，抗粉化率為99.33％。赤泥基顆粒吸附劑在投加量為4g/L、pH值為5、溶液初始濃度為50mg/L、恒溫27℃吸附180min的條件下，對(duì)磷的吸附能力為4.82mg/g。
　　(2) SEM表征結(jié)果顯示，赤泥基顆粒吸附劑表

4、面氣孔結(jié)構(gòu)豐富，在870℃溫度燒結(jié)10min條件下，RG1*赤泥基顆粒以連通氣孔為主，RG2*和RG3*赤泥基顆粒則以閉氣孔為主。FTIR分析結(jié)果表明，燒結(jié)后的RG1*赤泥基顆粒表面生成大量的羥基基團(tuán)，且存在Si-O-Si鍵，因此吸附劑能通過此類化學(xué)鍵與吸附質(zhì)發(fā)生結(jié)合，提高吸附能力。
　　(3)在對(duì)氨氮的吸附實(shí)驗(yàn)中，RG1*用量在4g/L，溶液初始pH值為9，模擬磷溶液濃度為50mg/L時(shí)，恒溫(27℃)吸附反應(yīng)，RG1*對(duì)模擬廢

5、水中氨氮的吸附在180min達(dá)到平衡，平衡吸附容量為0.825mg/g。
　　(4)在對(duì)磷的吸附實(shí)驗(yàn)中，RG1*用量在6g/L，溶液初始pH值為6，模擬磷溶液濃度為50g/L時(shí)，恒溫(27℃)吸附反應(yīng)，240min后吸附基本達(dá)到平衡，平衡吸附容量為4.29mg/g。RG1*對(duì)磷的吸附等溫?cái)M合符合Freundlich等溫吸附模型，吸附動(dòng)力學(xué)過程符合偽二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型和顆粒內(nèi)擴(kuò)散模型。通過EDS分析，赤泥中溶出的Al3+、Ca2+、Fe