提鋁鈉鐵后赤泥殘渣的除氟性能

1、提鋁鈉鐵后赤泥殘渣的除氟提鋁鈉鐵后赤泥殘渣的除氟性能性能路坊海1，王芝成1，彭南丹1，李堅2，黃芳1（1.貴州理工學(xué)院材料與冶金工程學(xué)院，貴陽550003；2.貴陽市城市發(fā)展投資(集團)股份有限公司，貴陽550004）摘要摘要：赤泥近年來被廣泛研究作為廢水處理的吸附材料。采用無氧高溫還原—浸出—磁選工藝回收赤泥中鐵、鋁及鈉后的殘渣仍含適量的活性物質(zhì)，以該殘渣為吸附劑，研究其對高氟水的除氟性能。以配制含氟25mgL的水溶液為處理對象，獲得

2、的最適宜除氟條件為：溶液初始pH=5、殘渣添加量25gL、溫度40℃、吸附時間30min，該條件下除氟效率到達72.19%。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：赤泥；殘渣；高氟水；除氟中圖分類號：中圖分類號：X705文獻標志碼：文獻標志碼：A文章編號：文章編號：10077545（2019）01000000DefluinationPerfmanceofRedMudResidueafterRecoveryofAlNaFeLUFanghai1WANGZhiche

3、ng1PENGNandan1LIJian2HUANGFang1(1.SchoolofMaterialsMetallurgicalEngineeringGuizhouInstituteofTechnologyGuiyang550003China2.GuiyangUrbanDevelopmentInvestment(Group)CompanyLimitedGuiyang550004China)Abstract：Redmudhasbeenwi

4、delystudiedasanadsbentfwastewatertreatmentduetoitscontainingactivecomponentsinrecentyears.Theresiduesobtainedfromredmudafterrecoveringaluminumsodiumironbyreductivesinteringleachingmagicseparationstillcontainacertainamoun

5、tofactivecomponents.Defluinationperfmanceofresiduefsyntheticwastewaterbearing25mgLfluidewasinvestigated.Defluinationefficiencyis72.19%undertheoptimumconditionsincludinginitialpHvalueof5residuedosageof15gLtemperatureof40℃

6、adsbingtimeof30min.Keywds：redmudresiduehighfluinewaterdefluination飲用水源中適量的氟（1.0mgL）有助于人類牙齒和骨骼的健康，但氟過量（1.5mgL）將導(dǎo)致氟中毒，可能引發(fā)骨骼和神經(jīng)方面的疾病[1]。根據(jù)WHO建議，飲用水最大的氟化物濃度應(yīng)小于1.5mgL[2]。地下水含氟化物量升高主要原因之一是工廠污水的排放，諸如玻璃廠、陶瓷生產(chǎn)、電鍍、燃煤電站、磚瓦廠及鋁冶煉等[3

7、5]，因此，高氟廢水的除氟處理很有必要。廢水除氟的方法很多，如吸附法、離子交換法、沉淀法、電滲析、反滲透、納濾和超濾等[6]，其中吸附法使用最為廣泛。活化氧化鋁及鐵基材料作為含氟廢水的除氟試劑被廣泛關(guān)注，而拜耳赤泥中含有如鐵、鋁、硅和鈦等的氧化物及氫氧化物活性組分，近年來被廣泛研究作為治理廢水中重金屬[78]、放射性元素[9]、砷酸鹽[10]、磷酸鹽[11]、硝酸鹽[12]及氟化物[3]的吸附材料。由于赤泥本身的吸附容量較低，通常情況下

8、采用高溫焙燒、酸化和鹽活化處理來改善赤泥孔道結(jié)構(gòu)和改性赤泥表面增加正電荷空洞，提高了陰離子與赤泥的接觸幾率[13]。作者以電解廢舊陰極為還原劑，采用高溫還原—浸出—磁選工藝回收赤泥中鐵、鋁及鈉后的殘渣仍含一定的鐵、鋁、硅及鈦的氧化物及少量的氫氧化物，因該廢渣經(jīng)過了高溫活化，有新的活性物相形成并有一定孔隙，減小了水膜對離子的吸附阻力，提高了物料強度和吸附性能[14]，因此理論上殘渣可作為含氟廢水的吸附劑。本文研究殘渣對高氟廢水的除氟性能。

9、1試驗材料和方法試驗材料和方法1.1材料材料1.1.1殘渣殘渣試驗原料為無氧高溫還原—浸出—磁選工藝處理赤泥所得殘渣，在熟料浸出洗滌過程中呈中性，主要成分（%）：Al2O32.95、Na2O3.26、TFe2O320.03、CaO46.91、SiO214.20、TiO27.95?？梢姡瑲堅饕煞譃檠趸}、氧化鐵及氧化硅，同時含有鈦和鋁的化合物。XRD分析（圖1）表明，殘渣的主要物相有鋁硅酸鈣礦物（Ca3Al6Si2O16）、氧化鐵、鋁

10、酸鈣（CaOAl2O3）、原硅酸鈣（2CaOSiO2）、鈦酸鈣（CaTiO3），以及少量的金屬鐵、磁鐵礦、鋁酸鈉（Na2OAl2O3）及鐵酸鈣（CaOFe2O3）。收稿日期收稿日期：20180830基金項目基金項目：國家自然科學(xué)基金資助項目(51664010，51664008)；貴州省科學(xué)技術(shù)基金項目(黔科合LH字[2016]7095)；貴州理工學(xué)院高層次人才科研啟動經(jīng)費項目（XJGC20181010）作者簡介作者簡介：路坊海（1979

11、），男，貴州畢節(jié)人，博士，副教授.doi：10.3969j.issn.10077545.2019.01.016345678910111220304050607080除氟率%pH圖2溶液初始溶液初始pH對除氟效率的影響對除氟效率的影響Fig.2EffectofinitialpHvalueonfluideremoval2.2殘渣添加量對除氟效率的影響殘渣添加量對除氟效率的影響試驗條件：初始pH=5、溫度40℃、吸附時間45min，殘渣添加量

12、試驗結(jié)果見圖3。除氟試劑添加量是影響除氟效果的關(guān)鍵因素，由圖3可見，殘渣添加量從5gL升高到15gL，除氟率從38.91%急劇增加到73.68%。繼續(xù)增加殘渣量至25gL，除氟效率提高不到2個百分點。這是因為，增加殘渣量可以增加溶液中F吸附位點數(shù)量，從而提高除氟率，但當殘渣添加量超過15gL后，殘渣表面的吸附位點已被占滿，溶液中的F只有擴散到殘渣內(nèi)部才能被吸附[19]；再者，因殘渣中含有一定量的微溶CaF2（還原性燒結(jié)時生成），隨著殘渣

13、添加量增加，可能CaF2微溶產(chǎn)生微量的氟離子[3]，增加了溶液中氟離子量，降低了除氟的效率。在設(shè)定的吸附時間內(nèi)，殘渣添加量大于15gL后，除氟效率增幅不大，故殘渣量選擇15gL。510152025304050607080除氟率%殘渣添加量(gL1)圖3殘渣添加量對除氟效率的影響殘渣添加量對除氟效率的影響Fig.3Effectofresiduedosageonfluideremoval2.3溫度對除氟效率的影響溫度對除氟效率的影響試驗條件