第10卷第1期 2010年2月
过程工程学报
The Chinese Jourmal of Process Engineering 钢渣对废水中磷的吸附性能
化全县，汤建伟，刘咏，张保林，魏惠，黄莺（郑州大学化工与能源学院，国家钙镁磷复合肥技术研究推广中心，河南郑州450001）
Vol.10 No.1 Feb.2010
摘要：通过批次报荡实验研究了钢渣吸附磷的特性。结果表明，钢渣对磷的吸附过程符合Langmuir和Freundlich方程，理论饱和吸附量为0.33g/kg，为优惠型吸附.吸附动力学过程符合Lagergren准二级动力学方程，平衡吸附量随温度升高而增加，吸附速率主控步骤为液膜扩散和颗粒内扩散同时存在。吸附热力学参数AH>0,△G<0,4S>0，钢渣对
磷的吸附为吸热、自发的物理吸附过程，升高温度有利于吸附进行。关键调：钢渣；磷；吸附；优惠型吸附；准二级动力学方程
中图分类号：X705 1前言
文献标识码：A
文章编号：1009-606X(2010)01-007505
表1钢渣主要化学组成
Chemical composition of steel slag
Table1
磷是水体富营养化的关键元素之一，排入河流、湖泊等水体的废水增加了其中的磷含量，诱发水体发生富营养化.全国环境统计公报数据表明，2007年废水排放总量达556.8亿t，其中工业废水、城镇生活污水分别占排放总量的44.3%和55.7%，目前，废水脱磷方法有沉淀法、吸附法、电解法、生物法等，吸附法以其工艺简单而应用广泛[2],
钢渣是一种含有Ca,Mg,Fe,Al,Si等多种氧化物的固熔体，其排放量为粗钢产量的15%~20%[34]，数量巨大，而目前钢渣利用率仅为10%，远低于发达国家.钢渣具有较大的比表面积、孔隙率和比重，易沉淀分离，吸附性能显著，所有的钢渣都是经1000℃C以上高温形成的，性质稳定，不易形成二次污染[2-4]，钢渣在废水脱磷中有显著作用[5-9]，其作为新型肥料能提高土壤养分利用率，增加作物产量和改良土壤[10-12]，为钢渣的再利用开辟了新的途径。许多研究[2.7,13]对钢渣吸附磷的影响因素及其应用进行了探讨，但对钢渣吸附磷的热力学和动力学过程缺乏系统的研究。本工作研究钢渣去除废水中磷的吸附过程，为钢渣的资源化利用提供理论依据
2
实验 2.1实验材料
钢渣取自新疆某钢厂，其主要化学成分如表1所示以去离子水洗涤去除杂质后于105℃烘干，过2mm筛备用。
水样为磷酸二氢钾(KH,PO4，分析纯)以去离子水配制的模拟废水
收稳日期：20090720，修回日期：2009-10-12
基金项目：河南省白然科学基金资助项H(编号：82300430150)
Component
Fe:Os
22.63
Content (%, 6) 2.2实验方案
Alo 4.98
Sioz
O
17.88
42.66
Mgo 7.72
P.Os
本工作以批次振荡实验研究钢渣去除废水中磷的等温吸附过程，取一定量钢渣于250mL具塞塑料瓶中，以钢渣与溶液质量比为1:20加入不同浓度(5~50mg/L) 的含磷溶液，加入0.5mL甲苯以抑制微生物活动.在 303K恒温下以200r/min振荡24h.过滤，测定平衡减中磷含量.通过Langmuir和Freundlich方程分析钢渣吸附磷的热力学过程，其表达式分别为
Langmuir方程： Freundlich方程：
C/Q=C/Qm+(kQm)-", InQ,=n"InC,+Inkg
其中，C.为平衡液磷浓度(mg/L)，Q.为特定浓度下钢渣平衡吸附磷量(mg/kg)，Q为理论饱和吸附量(mg/kg)，
k,kg,n为吸附常数. 2.3测定方法
钢渣与偏硼酸锂共混后在马弗炉中于1223K下熔融后，以稀硝酸溶解，通过电感耦合等离子体原子发射光谱仪(ICP-AES)测定钢渣的主要化学组成.平衡液中
磷含量以钼锑抗比色法[14]测定， 2.4数据分析方法
所有实验数据均通过SPSS软件进行统计分析 3
结果与讨论 3.1等温吸附曲线
对特定温度下溶液溶质在固体中发生的吸附现象，
作者简介：化全县(1974-)，男，河南省激阳市人，博士，讲帮，主要从事绿色化学工艺技术研究，E-mail:huaqx@z2u.eda.cn
万方数据