钢渣吸附除磷机理研究.pdf

第35巷第11期水处理技术VOl_35NO．1l
2009年11TECHNOLOGYOFWATERTREATMENTNov．，200945

钢渣吸附除磷机理研究

赵桂瑜-．z，周琪z
100018；2．同济大学污染控制资源化国家重点实验室，上海200092)

摘要：研究了氨离子和几种阴离子对钢渣吸附除磷效果的影响，探讨了钢渣吸附除磷的机理。结果表明，氨离子、
氯离子和硝酸根离子对钢渣吸附除磷基本没有影响，而碳酸根和硫酸根使除磷效果显著降低，这是因为混合溶液中
碳酸根、硫酸根和磷酸根之间互相竞争，争夺铜渣中的钙离子。进一步研究表明，饱和钢渣中Ca、Mg—P的质量分数为
总磷的80％以上，而Ca—P是Ca、Mg—P的主要成分，因此，钢渣吸附除磷的主要机理是钢渣中溶出的钙离子与磷酸根
离子结合形成沉淀。
关键词：钢渣；磷；吸附；机理
中图分类号：X703．1文献标识码：A文章编号：1000—3770(2009)11-045—03

人工湿地是20世纪70年代发展起来的污水处
表1钢渣的主要矿物成分
理新技术，目前已在世界各国广泛使用并取得了良Table1Chemicalcompositionofsteelconvenerslags
好效果_IL3_。基质是人工湿地的主要组成部分，基质的组分质量分数／％组分质量分数／％
吸附和沉淀作用是人工湿地最主要的除磷方式。CaO40．5KO0．07
Fe2O327．7CuO0．O6
近年来，一些学者研究了多种粘土矿物、天然矿物和MgO9．48P，O2．41
工业副产物对磷的吸附去除效果和机理，发现吸附SiO，10．2Ti0，0．50
A1，O1．51V2O50．13
剂对污水中磷的吸附能力同其中钙、镁、铁和铝等活
Cr2030．16Mn02．62
性氧化物的含量有关【1]。钢渣是钢铁工业中的副产
物，含有钙、镁、铁和铝等多种活性物质，具有很强的具塞锥形瓶中，然后加入50mLNH4C1与KI-I2PO4
吸附除磷能力。的混合溶液(氨氮的质量浓度分别为0、10、20、30、
本研究试验了氨离子和几种阴离对钢渣吸附40、50mg·L·，磷的质量浓度为12mg·L～，溶液pH
除磷效果的影响，分析了饱和钢渣中磷的存在形态，为7．0)，混合溶液用浓度为0．02mol·L。的KC1溶
考察了钢渣吸附磷前后红外光谱特征的变化，旨在液配制。以120r·min。的转速、(25±1)℃在摇床中振
探讨钢渣的吸附除磷机理，为钢渣用于污水除磷工荡48h，取出，离心，测定上清液中磷的含量。
艺奠定基础。钏渣对磷的吸附选择性：取6份钢渣分别置于250
1材料与方法mL的具塞锥形瓶中，加入50mL浓度均为1mmol·L。的
KH2PO4溶液、KH2PO4+Na2SO4溶液、KH2PO4+NaNO3溶
1．1钢渣的来源与性质液、KH2PO4+NaHCO3溶液、KI-I2PO4+NaC1溶液和混合
钢渣取自上海某钢铁公司，洗净、干燥后，研磨溶液(由KH2PO4、NaC1、Na2SO4、NaNO3和NaHCO3组
成粒径0．50mm备用，其矿物成分经x射线荧光分成，浓度均为1mmol·L-)，置于画品摇床中，以120r-min。
析，结果如表1所示。的转速、(25±11℃振荡48h，取出，离心，测定上清液
1．2试验方法中磷的含量。
氨离子的影响：取6份钢渣分别置于250mL

收稿日期：2009．03—27
基金项目：上海市科委重大科技攻关项目(04DZ12029)
作者简介：赵桂瑜(1976一)，女，博士，研究方向为水污染治理技术
联系电话：[phone]：[e-mail]
水处理技术第35卷第11期

1．3分析方法离子和硝酸根离子的存在对钢渣吸附除磷没有明显影
磷形态：钢渣所吸附的磷可分为4种：溶解性响，表明它们与磷酸根离子不存在竞争吸附的关系。
磷，Fe、AI—P，Ca、Mg—P，残余磷。根据Hieltjes和
Lijklema提出的分析方法，采用KCI—NaOH—HC1逐表3钢渣对水溶液中磷的吸附选择性
Table3Selectivityofphosphorusadsorptionfromaqueous
级浸提的方法进行分析l7】。solutiononsteelconverterslavs
钢渣特征：钢渣吸附除磷前后内部结构的变化溶液磷吸附量／mg·g。影响程度／％
采用EQUINOX55型傅立叶变换红外分析仪KH2PO4I5．4l6
KH2P0+NaC115．4410．16

(FT．IR)进行分析，采用溴化钾压片法制样。方法如KH2P+NaNO3l5-391—0．16
下：将固体样品在105℃下烘干至恒量，研磨成粒径KH2PO4+NaHCO33636—76．41