固废处理工程技术学院：环境与生物工程学院系别：环境工程姓名：温剑伟学号：1204040103指导教师：陈娟成绩：2015 年5月5日目录摘要 (2)关键词 (2)Abstract (3)Key words (3)1.研究的意义和目的 (4)2.钢渣综合利用现状 (4)2.1钢渣吸附剂的优点 (4)3.实验的原理 (5)4.实验仪器和试剂 (5)5.实验流程图 (5)6.实验过程和结果分析 (5)6.1正交实验设计 (5)6.2实验结果与讨论 (6)6.3单因素分析 (7)6.3.1钢渣量 (7)6.3.2吸附时间 (7)6.3.3 PH值 (7)7.结果讨论 (8)8.结论 (8)参考文献 (9)钢渣用作酸性黑印染废水处理的吸附剂摘要钢渣[1]是炼钢过程中的副产品，具有较大的比表面积和复杂的化学组成。

钢渣处理废水的作用机理主要是吸附作用和沉淀作用，影响钢渣吸附性能的主要因素有反应温度、PH值、反应时间、钢渣使用量。

用钢渣处理酸性黑印染废水，集还原降解、混凝聚沉和物理吸附作用于一体，COD和色度去除率分别达到67%和75%以上，而且处理成本很低。

关键词：钢渣；废水处理；酸性黑Steel slag is used as acid black printing and dyeing wastewater treatment of the adsorbentAbstractThe steel slag is a by-product in the process of steelmaking, with larger specific surface area and complex chemical composition.The mechanism of the steel slag processing waste water is mainly adsorption and precipitation action, the main factor affecting the adsorption performance of steel slag with reaction temperature, PH value, reaction time, the use of steel slag.With steel slag treatment of acidic black printing and dyeing wastewater, set reduction degradation, mixing coagulation sink into an organic whole, and physical adsorption of COD and chroma removal rate reached 67% and 75% respectively, and the processing cost is low.Key words: steel slag;waste water treatment;acid and black1.研究的意义和目的废水污染是一个极其严重的环境问题，废水、废渣等通过水、土壤、空气，尤其是食物链，对人体的生存和身心健康会产生严重危害。

吸附法作为一种重要的化学物理方法在废水处理中已得到广泛应用。

吸附法的关键技术是吸附剂的选择，吸附剂的种类多种多样，可分为无机的和有机的，天然的和合成的，但性能良好而且工业化的吸附剂不是很多。

因此开发新型高效的吸附剂尤其是需求量大的废水处理吸附剂仍然是一个异常活跃的领域，而且近年来利用废弃物开发吸附剂的应用越来越引人注目。

所以研究钢渣用作废水吸附剂的研究不但可以处理废水，而且还能节约资源、废物利用，达到更好的环保要求。

2.钢渣综合利用现状钢渣的综合利用方式实际上分为无害化处理和综合利用2大类。

钢渣的无害化处理技术[2]主要有冷弃法、焖渣法、热泼法、盘泼法、风淬法、水淬法、滚筒法(BSS)等。

这些方法的主要目的是对热态钢渣进行粒化处理,使渣铁进行有效分离,同时得到性能稳定的钢渣尾渣产品,以便后期综合利用。

文献[1]还报道了德国将氧气和石英砂同时加入到钢渣池中,从而消解了钢渣中的氧化钙和氧化镁的新工艺,提高了钢渣的性能。

我国的钢渣综合利用目前主要是对其中的铁进行磁选回收,这是远远不够的。

纵观世界的钢渣利用,钢渣主要用于炼铁、建材和农业,因此美欧的钢渣综合利用率很高。

目前国内钢渣主要应用于冶炼熔剂、道路工程、建筑材料、农业化肥等。

特别是近年来随着钢渣粉末化的流行,钢渣作为水泥掺和料和混凝土掺和料甚至钢渣水泥及其衍生品越来越多。

但是钢渣性能的不稳定性还是制约了钢渣的广泛应用。

寻找钢渣的高附加值、大批量利用就是目前的研究重点,钢渣用于废水治理就是一个很好的方向。

2.1钢渣吸附剂的优点近年来，钢渣在污水处理中的独特作用逐渐被环保工作者认识，钢渣在污水治理方面可应用于处理含有机物的废水及其他污染物。

利用钢渣制作吸附剂，尤其是废水处理吸附剂是钢渣综合利用的新方法，所制作的吸附剂是一种新型的吸附材料。

跟其他吸附材料相比具有：吸附性能优异、钢渣对金属离子的吸附不仅速度快，吸附过程彻底；易于固液分离，简化吸附后处理工艺，操作简单；钢渣性能稳定，无毒害化；变废为宝、以废治废，社会效益、经济效益和环保效益显著；钢渣来源广泛，价格低廉，十分有利于废水处理厂降低废水处理成本；与开发其他吸附剂相比，钢渣吸附剂不需要破坏其他矿物资源或生物资源。

3.实验的原理不同钢厂排出的钢渣成分和性质方面有较大差别，吸附能力也有显著差异，但总体来看同一工艺的钢渣还是存在相似之处的。

印染废水中通常包含的分散染料、还原染料、硫化染料以及相对分子质量较大的部分水溶性染料都可以通过混凝法进行吸附处理。

钢渣的组成物质决定了钢渣具有一定的胶凝性[4]，同时由于其结构具有良好的过滤和吸附性能，对于印染废水中的很多有害成分能进行有效的吸附。

4.实验仪器和试剂仪器：250mL锥形瓶3个玻璃棒1只 100mL移液管1支 pH测定仪分光光度计 COD测定仪离心机摇床试剂：钢渣重铬酸钾硫酸氢氧化钠浓硫酸5.实验流程图6.实验过程和结果分析6.1正交实验设计用实际废水进行静态正交实验，钢渣用作酸性黑印染废水处理的吸附剂的实验影响因素有：加入的钢渣量、吸附时间、PH值、温度、离心转速、振荡频率等因素。

本设计取其中钢渣量、吸附时间和PH值三个因素作为实验条件。

其他因素设计为：吸附温度为20℃、振荡频率为100转/s、离心转速为6000转/s，离心时间为10min。

每个因素取三水平，正交实验设计结果如下：表4.1正交实验设计钢渣量（g）吸附时间（min）PH值1 30 51 60 61 90 72 30 62 60 72 90 53 30 73 60 53 90 66.2实验结果与讨论表4.2实验结果钢渣量（g）吸附时间（min）PH值吸光值COD 色度去除率%COD去除率%1 30 5 0.485 1301 52.91 44.61 1 60 6 0.298 832.2 71.07 64.571 90 7 0.301 800.5 70.78 65.922 30 6 0.471 1085 54.27 53.81 2 60 7 0.287 842.5 72.14 64.132 90 5 0.275 932 73.3 60.333 30 7 0.498 1325 51.65 43.59 3 60 5 0.295 845.8 71.3 63.99 3 90 6 0.288 808.7 72.04 65.57续表：K1 175.1 142 169K2 178.3 192.7 184K3 173.2 191.8 173.7R 5.1 50.7 15注：实际废水原液COD为2349mg/L；色度为1.03（吸光度A）；实验过程中废水的用量均为100mL。

由上述实验结果，通过极差分析，从R值可见，影响COD去除率的主要因素是停留时间和PH值。

考虑到经济性和酸度对吸附沉淀的影响，最佳工艺条件取，PH=6；停留时间取60min钢渣取2g。

6.3单因素分析6.3.1钢渣量由正交实验结果可以看出，钢渣的用量在1g时，废水的处理效果较差；当采用2g的钢渣时，废水的处理效果有较明显的改善；而再次增加钢渣的用量时，废水的处理效果基本同采用2g钢渣处理废水的效果相同。

所以每100mL废水采用2g左右的钢渣来处理效果较好。

6.3.2吸附时间钢渣作为吸附剂，废水的处理效果随着振荡反应时间的增加而增大。

但是一段时间后趋于稳定，甚至略有下降的趋势。

这种现象是由于初始的废水中COD 含量较高，钢渣可以迅速的吸收废水中的COD，随着钢渣的吸附废水中的COD逐渐减少。

但当钢渣的吸附效果越来越弱，使得钢渣吸附趋于饱和，废水中的COD 不再减少，反而因为与空气的接触和其他因素的影响导致COD出现波动，但最后还是趋于吸附平衡。

6.3.3 PH值PH指是影响吸附作用的最主要的因素。

钢渣含有大量碱性氧化物[5]，投加到水溶液中，其表面的部分氧化物易发生水解，使得溶液PH有所上升。

这样溶液中PH值增幅与溶液的初始PH有关，初始PH值越小，增幅越大。

几乎所有的研究都表明，钢渣适用于处理趋于中性的废水。

这是因为钢渣的XRD分析表明其主要矿物为磁铁矿，磁铁矿的电荷零点PH值为6.5，当溶液PH小于6.5时，矿物的表面将带负电荷而大量吸附废水中的带正电荷的物质，达到处理废水的效果。

7.结果讨论钢渣处理是基于吸附作用和沉淀作用，达到处理COD和色度的目的。

由图4.2可以看出，COD去除率可达到65%，色度去除率在73%左右。

处理后的水略显浑浊，这主要是由于钢渣和废水的成分，废水的可生化性较差，废水的COD和色度的去除率均较低。

从电极反应看PH低有利于Fe2+的溶出，但太低则不利于Fe（OH）3凝絮的生成，并且考虑钢渣的弱碱性和过量的Fe3+对出水色度的影响，一般进水调至弱酸性PH=6是适宜的。

正交实验采用闭路循环的方法，以保证废水在反应器中足够的停留的时间并起搅拌作用。

8.结论钢渣处理酸性黑印染废水是可行的，一般COD和色度的去除率在65%和72%左右，达到一定的处理效果。

但对一些可生化性差的废水处理效果不能令人满意，因此，对废水有一定选择性。

本工艺由于全部采用废料处理成本较低，而且设备简单、投资少、操作起来简单易行。

钢渣是一种较好的环保吸附材料，具有吸附效果好、适应范围广、易于固液分离等很多优点，而且钢渣性能稳定，无毒害作用，用于处理废水，可以以废治废，变废为宝，具有较好的社会效益[6]、环保效益和经济效益。

由于钢渣成分和形成机理的复杂性，钢渣作为印染废水的吸附剂还有很多方面需要进一步研究，特别是钢渣吸附剂在不同废水中的作用机理的深入研究。