專利名稱：一種去除水中二價鎘離子的鋼渣組合物及其制法和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬環(huán)保材料技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種去除水中二價鎘離子的鋼渣組合物。
背景技術(shù)：
有色金屬、電鍍、化工、印染、礦業(yè)等行業(yè)，每年都要排放大量的含重金屬離子的廢水。由于重金屬在環(huán)境中不可降解，只能發(fā)生形態(tài)間的相互轉(zhuǎn)化、分散和富集，并且容易沿生物鏈傳遞富集，最終由水產(chǎn)品進入人體，危及人的身體健康。因此，重金屬元素是一種主要的污染物，是環(huán)境監(jiān)測和治理的主要對象。其中，鎘是一種具有代表性的重金屬元素，其二價離子有較大毒性。若人體攝入較多含二價鎘離子的水，則容易造成骨骼損傷和鈣代謝紊亂、高血壓等一系列癥狀，若長期攝入，則會致癌、致畸。著名的“痛痛病”即是由攝入含鎘廢水所引起。國家規(guī)定工業(yè)廢水排放標準中，鎘的濃度不得高于0.1mg/L。
目前，處理含鎘廢水的方法主要有物理、化學法和微生物法。物理和化學方法中，化學沉淀法具有工藝簡單、操作方便、經(jīng)濟實用等優(yōu)點，但其沉淀渣難以處理，會造成二次污染，很難達到綠色環(huán)保的要求；電解法對鎘的去除率高，但能耗太大，未能得到普遍應(yīng)用；離子交換法受到樹脂的吸附容量限制，只適用于處理含鎘濃度低的廢水，而且樹脂容易中毒，處理成本偏高；膜分離法工藝簡單，對鎘去除率高，但膜組件的設(shè)計困難，投資代價高昂；金屬粉還原法可以處理只含高濃度鎘的廢水，但脫鎘不完全且原材料成本相對過高。生物吸附法對鎘去除率高、成本低廉，但僅適合于低濃度含鎘廢水的處理。

發(fā)明內(nèi)容
所要解決的技術(shù)問題本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種去除水中二價鎘離子的鋼渣組合物及其制法和應(yīng)用，以克服現(xiàn)有含鎘廢水處理材料吸附性能不高、操作步驟復雜、容易帶來毒害作用、價格昂貴、環(huán)保效益不顯著的缺陷。
技術(shù)方案本發(fā)明的技術(shù)方案之一是提供一種去除水中二價鎘離子的鋼渣組合物，其組分和含量至少包括重量百分比30％～50％的CaO，10％～30％的SiO2和5％～40％的Fe2O3。
上述的鋼渣組合物的優(yōu)選方案為，所說的鋼渣組合物由工業(yè)廢料鋼渣經(jīng)過如下步驟制成將工業(yè)廢料鋼渣粉碎，于60℃～110℃干燥24～72小時或灼燒干燥，過20～200目篩，置于干燥環(huán)境保存。
本發(fā)明的技術(shù)方案之二是提供一種去除水中二價鎘離子的鋼渣組合物的制備方法，包括如下步驟(1)將工業(yè)廢料鋼渣粉碎；(2)于60℃～110℃干燥24～72小時或灼燒干燥；
(3)過20～200目篩后置于干燥環(huán)境保存。
本發(fā)明的技術(shù)方案之三是提供一種去除水中二價鎘離子的吸附劑，含有上述技術(shù)方案之一所說的鋼渣組合物。
上述的吸附劑的優(yōu)選方案之一為，所說的二價鎘離子濃度為0.9～100mg/L。
上述的吸附劑的優(yōu)選方案之二為，所說的吸附劑與二價鎘離子溶液的重量比為1∶4～1∶25。
上述的吸附劑的優(yōu)選方案之三為，所說的二價鎘離子溶液的pH值為2～11。
本發(fā)明的技術(shù)方案之四是提供一種去除水中二價鎘離子的方法，包括下列步驟(4)將重量比為1∶4～1∶25的鋼渣于含二價鎘離子的水混合，攪拌；(5)分離鋼渣。
上述的去除水中二價鎘離子的方法的優(yōu)選方案之一為，按所說的步驟(1)和(2)循環(huán)，進行多次吸附。
上述的去除水中二價鎘離子的方法的優(yōu)選方案之二為，所說的含二價鎘離子的水的pH值為2～11。
有益效果本發(fā)明利用鋼渣去除水中二價鎘離子的方法具有如下性能特點(1)吸附性能優(yōu)異。鋼渣對鎘離子的吸附不僅速度快，吸附過程徹底(一次吸附率為60-85％，兩次吸附率可達96-99.8％)，而且鋼渣對鎘離子吸附的pH值范圍廣，在很寬的pH值(如2-11)的范圍內(nèi)都可以穩(wěn)定去除鎘離子，這是許多吸附材料所不具備的優(yōu)點；(2)鋼渣性能穩(wěn)定，無毒害作用。鋼渣都經(jīng)過了1000℃以上的高溫處理，鋼渣產(chǎn)品不再含有有毒有害的易溶出成分，因此性能穩(wěn)定，安全性能好；(3)易于固液分離，簡化吸附后處理工藝，操作簡單。鋼渣比重大、粒度粗，因此利用物理沉淀就可以很容易從廢水中分離，應(yīng)用于廢水處理可以大大簡化廢水處理的操作環(huán)節(jié)，降低成本；(4)鋼渣來源廣泛，價格低廉，非常有利于廢水處理廠降低廢水處理成本；(5)變廢為寶、以廢治廢，社會效益、經(jīng)濟效益和環(huán)保效益顯著。鋼渣是廢棄物，利用鋼渣作吸附劑，可以變廢為寶，減少鋼渣堆放的危害，減輕鋼鐵企業(yè)支付鋼渣占用土地費用和環(huán)保排污費的負擔；(6)與開發(fā)其他吸附劑相比，鋼渣吸附劑不需要破壞其他礦物資源或生物資源，這樣不僅保護了這些礦物資源，而且避免了開發(fā)這些資源所可能造成的環(huán)境破壞。
具體實施例方式
下面結(jié)合具體實施例，進一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。
下列實施例中未注明具體條件的實驗方法，通常按照常規(guī)條件，如操作手冊，或按照制造廠商所建議的條件。所有無機化學試劑和有機溶劑購自上?；瘜W試劑廠。
實施例1鋼渣的預處理將工業(yè)廢料鋼渣(含重量百分比30％～50％的CaO，10％～30％的SiO2和5％～40％的Fe2O3以及余量的雜質(zhì))于60℃～110℃干燥24～72小時或灼燒，取出后，過20～200目篩，置于60℃～90℃的烘箱內(nèi)保存?zhèn)溆谩?br> 實施例2經(jīng)過預處理的鋼渣對二價鎘水溶液的處理用分析純硝酸鎘配制10mg/L的二價鎘水溶液100mL，投入鋼渣4g，用搖床振蕩45分鐘，振蕩速度為200轉(zhuǎn)/分鐘，再磁力攪拌330分鐘，轉(zhuǎn)速為600轉(zhuǎn)/分鐘，然后進行過濾，取濾液進行火焰原子吸收分析其中的二價鎘離子含量，實驗結(jié)果，二價鎘離子的濃度由10mg/L降到5mg/L，即去除率為50％。
實施例3用分析純硝酸鎘配制10mg/L的二價鎘水溶液100mL，加入鹽酸調(diào)節(jié)pH值到2，投入鋼渣10g，磁力攪拌300分鐘，轉(zhuǎn)速為1000轉(zhuǎn)/分鐘，然后進行過濾，取濾液進行火焰原子吸收分析其中的二價鎘離子含量，實驗結(jié)果，二價鎘離子的濃度由10mg/L降到4mg/L，即去除率為60％。
實施例4用分析純硝酸鎘配制10mg/L的二價鎘水溶液100mL，用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH值到9，投入鋼渣25g，磁力攪拌300分鐘，轉(zhuǎn)速為1000轉(zhuǎn)/分鐘，然后進行過濾，取濾液進行火焰原子吸收分析其中的二價鎘離子含量，實驗結(jié)果，二價鎘離子的濃度由10mg/L降到1.1mg/L。
實施例5用分析純硝酸鎘配制15mg/L的二價鎘水溶液100mL，用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH值到9，投入鋼渣20g，磁力攪拌300分鐘，轉(zhuǎn)速為1000轉(zhuǎn)/分鐘，然后進行過濾，取濾液進行火焰原子吸收分析其中的二價鎘離子含量，實驗結(jié)果，二價鎘離子的濃度由15mg/L降到1.4mg/L。取50mL濾液，用氨水調(diào)節(jié)pH值至9.0，投入鋼渣10g，磁力攪拌300分鐘，轉(zhuǎn)速為1000轉(zhuǎn)/分鐘，然后進行過濾，取濾液進行火焰原子吸收分析其中的二價鎘離子含量，實驗結(jié)果，二價鎘離子的濃度由1.4mg/L降到0.13mg/L。
實施例6用分析純硝酸鎘配制10mg/L的二價鎘水溶液100mL，用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH值到9，投入鋼渣2g，磁力攪拌300分鐘，轉(zhuǎn)速為1000轉(zhuǎn)/分鐘，然后進行過濾，取濾液進行火焰原子吸收分析其中的二價鎘離子含量，實驗結(jié)果，二價鎘離子的濃度由10mg/L降到0.9mg/L。取50mL濾液，用氨水調(diào)節(jié)pH值至9.0，投入鋼渣1g，磁力攪拌300分鐘，轉(zhuǎn)速為1000轉(zhuǎn)/分鐘，然后進行過濾，取濾液進行火焰原子吸收分析其中的二價鎘離子含量，實驗結(jié)果，二價鎘離子的濃度由0.9mg/L降到0.082mg/L。此濃度已達到國家規(guī)定的工業(yè)排放標準。
實施例7取電鍍廠的含鎘廢水100mL，測得其二價鎘離子的濃度為9mg/L，pH為7.6，投入鋼渣5g，磁力攪拌300分鐘，轉(zhuǎn)速為1000轉(zhuǎn)/分鐘，然后進行過濾，取濾液進行火焰原子吸收分析其中的二價鎘離子含量，實驗結(jié)果，二價鎘離子的濃度由9mg/L降到0.97mg/L。取50mL濾液，投入鋼渣1g，磁力攪拌300分鐘，轉(zhuǎn)速為1000轉(zhuǎn)/分鐘，然后進行過濾，取濾液進行火焰原子吸收分析其中的二價鎘離子含量，實驗結(jié)果，二價鎘離子的濃度由0.97mg/L降到0.093mg/L。此濃度已達到國家規(guī)定的工業(yè)排放標準。
權(quán)利要求
1.一種去除水中二價鎘離子的鋼渣組合物，其組分和含量至少包括重量百分比30％～50％的CaO，10％～30％的SiO2和5％～40％的Fe2O3。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼渣組合物，其特征在于，所說的鋼渣組合物由工業(yè)廢料鋼渣經(jīng)過如下步驟制成將工業(yè)廢料鋼渣粉碎，于60℃～110℃干燥24～72小時或灼燒干燥，過20～200目篩，置于干燥環(huán)境保存。
3.一種去除水中二價鎘離子的鋼渣組合物的制備方法，包括如下步驟(1)將工業(yè)廢料鋼渣粉碎；(2)于60℃～110℃干燥24～72小時或灼燒干燥；(3)過20～200目篩后置于干燥環(huán)境保存。
4.一種去除水中二價鎘離子的吸附劑，含有權(quán)利要求1所述的鋼渣組合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的吸附劑，其特征在于，所說的二價鎘離子濃度為0.9～100mg/L。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的吸附劑，其特征在于，所說的吸附劑與二價鎘離子溶液的重量比為1∶4～1∶25。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的吸附劑，其特征在于，所說的二價鎘離子溶液的pH值為2～11。
8.一種去除水中二價鎘離子的方法，包括下列步驟(1)將重量比為1∶4～1∶25的鋼渣于含二價鎘離子的水混合，攪拌；(2)分離鋼渣。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的去除水中二價鎘離子的方法，其特征在于，按所說的步驟(1)和(2)循環(huán)，進行多次吸附。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的去除水中二價鎘離子的方法，其特征在于，所說的含二價鎘離子的水的pH值為2～11。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種去除水中二價鎘離子的鋼渣組合物及其制法和應(yīng)用，所說的鋼渣的組分和含量至少包括重量百分比30％～50％的CaO，10％～30％的SiO
文檔編號C02F1/28GK1994916SQ20061014831
公開日2007年7月11日 申請日期2006年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月29日
發(fā)明者何其莊, 沈敬一, 徐燕鳴, 周玲 申請人:上海師范大學