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赤泥是氧化铝冶炼过程中产生的固体废弃物,含铁量丰富。目前,尚无合理技术实现赤泥的综合利用,主要采取堆存的消纳方式,不仅占用大量土地,而且严重危害生态环境。铁碳微电解技术是一种常用的废水处理工艺,在印染、制药、石化、焦化、农药、电镀等废水处理中得到广泛应用。铁碳微电解填料一般采用直接还原铁粉/铁屑和活性炭为原料制备,生产成本较高。
本文以高铁赤泥和无烟煤为主要原料,采用高温还原焙烧法制备铁碳微电解填料,并用于处理有机废水和重金属废水,达到“以废治废”的目的。以亚甲基蓝为模型污染物,研究了焙烧温度、焙烧时间、煤用量等制备条件对铁碳微电解填料降解污染物效果的影响。结果表明,高铁赤泥改性制备铁碳微电解填料的最佳条件为:焙烧温度1100℃,焙烧时间20min,煤用量15%。用XRD和SEM-EDS技术对铁碳微电解填料进行表征,发现赤泥中的铁矿物被还原为微细粒的零价铁颗粒,零价铁与残碳分别构建成填料的阳极和阴极。
通过单因素法研究了铁碳微电解填料去除水中亚甲基蓝、甲基橙、酸性品红、Ni(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)的行为,在适当的酸性条件下和恰当的填料投加量的情况下,废水中有机物和重金属离子的去除率在90%左右,COD的去除率在84%左右,达到水质标准;填料去除废水中有机物和重金属离子的相关系数R2值均在0.9000以上,遵循一级动力学规律;溶液初始pH值和投加量较溶液温度而言对填料处理废水的影响更明显,适宜的酸性条件和投加量有利于降解反应的进行。
紫外-可见吸收光谱分析表明,亚甲基蓝和酸性品红接受零价铁转移的电子,破坏其发色基团,降解为小分子物质;甲基橙被零价铁分两步破坏偶氮键(-N=N-)并生成为磺胺酸。XPS分析表明,处理含Cr(Ⅵ)废水后,填料中的零价铁表面大多被氧化为Fe3O4,少数以零价铁的形式存在,Cr(Ⅵ)被还原为Cr(Ⅲ),以 Cr(OH)3的形式吸附在填料表面。处理含 Ni2+废水后,填料中的零价铁被氧化为Fe3O4和FeOOH,Ni2+以单质和沉淀物的形式被吸附在零价铁表面。
本文以高铁赤泥和无烟煤为主要原料,采用高温还原焙烧法制备铁碳微电解填料,并用于处理有机废水和重金属废水,达到“以废治废”的目的。以亚甲基蓝为模型污染物,研究了焙烧温度、焙烧时间、煤用量等制备条件对铁碳微电解填料降解污染物效果的影响。结果表明,高铁赤泥改性制备铁碳微电解填料的最佳条件为:焙烧温度1100℃,焙烧时间20min,煤用量15%。用XRD和SEM-EDS技术对铁碳微电解填料进行表征,发现赤泥中的铁矿物被还原为微细粒的零价铁颗粒,零价铁与残碳分别构建成填料的阳极和阴极。
通过单因素法研究了铁碳微电解填料去除水中亚甲基蓝、甲基橙、酸性品红、Ni(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)的行为,在适当的酸性条件下和恰当的填料投加量的情况下,废水中有机物和重金属离子的去除率在90%左右,COD的去除率在84%左右,达到水质标准;填料去除废水中有机物和重金属离子的相关系数R2值均在0.9000以上,遵循一级动力学规律;溶液初始pH值和投加量较溶液温度而言对填料处理废水的影响更明显,适宜的酸性条件和投加量有利于降解反应的进行。
紫外-可见吸收光谱分析表明,亚甲基蓝和酸性品红接受零价铁转移的电子,破坏其发色基团,降解为小分子物质;甲基橙被零价铁分两步破坏偶氮键(-N=N-)并生成为磺胺酸。XPS分析表明,处理含Cr(Ⅵ)废水后,填料中的零价铁表面大多被氧化为Fe3O4,少数以零价铁的形式存在,Cr(Ⅵ)被还原为Cr(Ⅲ),以 Cr(OH)3的形式吸附在填料表面。处理含 Ni2+废水后,填料中的零价铁被氧化为Fe3O4和FeOOH,Ni2+以单质和沉淀物的形式被吸附在零价铁表面。