专利名称:一种去除水中二价镉离子的钢渣组合物及其制法和应用的制作方法
技术领域：
本发明属环保材料技术领域：
，特别是涉及一种去除水中二价镉离子的钢渣组合物。
背景技术：
有色金属、电镀、化工、印染、矿业等行业，每年都要排放大量的含重金属离子的废水。由于重金属在环境中不可降解，只能发生形态间的相互转化、分散和富集，并且容易沿生物链传递富集，最终由水产品进入人体，危及人的身体健康。因此，重金属元素是一种主要的污染物，是环境监测和治理的主要对象。其中，镉是一种具有代表性的重金属元素，其二价离子有较大毒性。若人体摄入较多含二价镉离子的水，则容易造成骨骼损伤和钙代谢紊乱、高血压等一系列症状，若长期摄入，则会致癌、致畸。著名的“痛痛病”即是由摄入含镉废水所引起。国家规定工业废水排放标准中，镉的浓度不得高于0.1mg/L。
目前，处理含镉废水的方法主要有物理、化学法和微生物法。物理和化学方法中，化学沉淀法具有工艺简单、操作方便、经济实用等优点，但其沉淀渣难以处理，会造成二次污染，很难达到绿色环保的要求；电解法对镉的去除率高，但能耗太大，未能得到普遍应用；离子交换法受到树脂的吸附容量限制，只适用于处理含镉浓度低的废水，而且树脂容易中毒，处理成本偏高；膜分离法工艺简单，对镉去除率高，但膜组件的设计困难，投资代价高昂；金属粉还原法可以处理只含高浓度镉的废水，但脱镉不完全且原材料成本相对过高。生物吸附法对镉去除率高、成本低廉，但仅适合于低浓度含镉废水的处理。
发明内容所要解决的技术问题本发明所要解决的技术问题是提供一种去除水中二价镉离子的钢渣组合物及其制法和应用，以克服现有含镉废水处理材料吸附性能不高、操作步骤复杂、容易带来毒害作用、价格昂贵、环保效益不显著的缺陷。
技术方案本发明的技术方案之一是提供一种去除水中二价镉离子的钢渣组合物，其组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。
上述的钢渣组合物的优选方案为，所说的钢渣组合物由工业废料钢渣经过如下步骤制成将工业废料钢渣粉碎，于60℃～110℃干燥24～72小时或灼烧干燥，过20～200目筛，置于干燥环境保存。
本发明的技术方案之二是提供一种去除水中二价镉离子的钢渣组合物的制备方法，包括如下步骤(1)将工业废料钢渣粉碎；(2)于60℃～110℃干燥24～72小时或灼烧干燥；
(3)过20～200目筛后置于干燥环境保存。
本发明的技术方案之三是提供一种去除水中二价镉离子的吸附剂，含有上述技术方案之一所说的钢渣组合物。
上述的吸附剂的优选方案之一为，所说的二价镉离子浓度为0.9～100mg/L。
上述的吸附剂的优选方案之二为，所说的吸附剂与二价镉离子溶液的重量比为1∶4～1∶25。
上述的吸附剂的优选方案之三为，所说的二价镉离子溶液的pH值为2～11。
本发明的技术方案之四是提供一种去除水中二价镉离子的方法，包括下列步骤(4)将重量比为1∶4～1∶25的钢渣于含二价镉离子的水混合，搅拌；(5)分离钢渣。
上述的去除水中二价镉离子的方法的优选方案之一为，按所说的步骤(1)和(2)循环，进行多次吸附。
上述的去除水中二价镉离子的方法的优选方案之二为，所说的含二价镉离子的水的pH值为2～11。
有益效果本发明利用钢渣去除水中二价镉离子的方法具有如下性能特点(1)吸附性能优异。钢渣对镉离子的吸附不仅速度快，吸附过程彻底(一次吸附率为60-85％，两次吸附率可达96-99.8％)，而且钢渣对镉离子吸附的pH值范围广，在很宽的pH值(如2-11)的范围内都可以稳定去除镉离子，这是许多吸附材料所不具备的优点；(2)钢渣性能稳定，无毒害作用。钢渣都经过了1000℃以上的高温处理，钢渣产品不再含有有毒有害的易溶出成分，因此性能稳定，安全性能好；(3)易于固液分离，简化吸附后处理工艺，操作简单。钢渣比重大、粒度粗，因此利用物理沉淀就可以很容易从废水中分离，应用于废水处理可以大大简化废水处理的操作环节，降低成本；(4)钢渣来源广泛，价格低廉，非常有利于废水处理厂降低废水处理成本；(5)变废为宝、以废治废，社会效益、经济效益和环保效益显著。钢渣是废弃物，利用钢渣作吸附剂，可以变废为宝，减少钢渣堆放的危害，减轻钢铁企业支付钢渣占用土地费用和环保排污费的负担；(6)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，这样不仅保护了这些矿物资源，而且避免了开发这些资源所可能造成的环境破坏。
具体实施方式下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求
书所限定的范围。
下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，如操作手册，或按照制造厂商所建议的条件。所有无机化学试剂和有机溶剂购自上海化学试剂厂。
实施例1钢渣的预处理将工业废料钢渣(含重量百分比30％～50％的CaO，10％～30％的SiO2和5％～40％的Fe2O3以及余量的杂质)于60℃～110℃干燥24～72小时或灼烧，取出后，过20～200目筛，置于60℃～90℃的烘箱内保存备用。
实施例2经过预处理的钢渣对二价镉水溶液的处理用分析纯硝酸镉配制10mg/L的二价镉水溶液100mL，投入钢渣4g，用摇床振荡45分钟，振荡速度为200转/分钟，再磁力搅拌330分钟，转速为600转/分钟，然后进行过滤，取滤液进行火焰原子吸收分析其中的二价镉离子含量，实验结果，二价镉离子的浓度由10mg/L降到5mg/L，即去除率为50％。
实施例3用分析纯硝酸镉配制10mg/L的二价镉水溶液100mL，加入盐酸调节pH值到2，投入钢渣10g，磁力搅拌300分钟，转速为1000转/分钟，然后进行过滤，取滤液进行火焰原子吸收分析其中的二价镉离子含量，实验结果，二价镉离子的浓度由10mg/L降到4mg/L，即去除率为60％。
实施例4用分析纯硝酸镉配制10mg/L的二价镉水溶液100mL，用氢氧化钠溶液调节pH值到9，投入钢渣25g，磁力搅拌300分钟，转速为1000转/分钟，然后进行过滤，取滤液进行火焰原子吸收分析其中的二价镉离子含量，实验结果，二价镉离子的浓度由10mg/L降到1.1mg/L。
实施例5用分析纯硝酸镉配制15mg/L的二价镉水溶液100mL，用氢氧化钠溶液调节pH值到9，投入钢渣20g，磁力搅拌300分钟，转速为1000转/分钟，然后进行过滤，取滤液进行火焰原子吸收分析其中的二价镉离子含量，实验结果，二价镉离子的浓度由15mg/L降到1.4mg/L。取50mL滤液，用氨水调节pH值至9.0，投入钢渣10g，磁力搅拌300分钟，转速为1000转/分钟，然后进行过滤，取滤液进行火焰原子吸收分析其中的二价镉离子含量，实验结果，二价镉离子的浓度由1.4mg/L降到0.13mg/L。
实施例6用分析纯硝酸镉配制10mg/L的二价镉水溶液100mL，用氢氧化钠溶液调节pH值到9，投入钢渣2g，磁力搅拌300分钟，转速为1000转/分钟，然后进行过滤，取滤液进行火焰原子吸收分析其中的二价镉离子含量，实验结果，二价镉离子的浓度由10mg/L降到0.9mg/L。取50mL滤液，用氨水调节pH值至9.0，投入钢渣1g，磁力搅拌300分钟，转速为1000转/分钟，然后进行过滤，取滤液进行火焰原子吸收分析其中的二价镉离子含量，实验结果，二价镉离子的浓度由0.9mg/L降到0.082mg/L。此浓度已达到国家规定的工业排放标准。
实施例7取电镀厂的含镉废水100mL，测得其二价镉离子的浓度为9mg/L，pH为7.6，投入钢渣5g，磁力搅拌300分钟，转速为1000转/分钟，然后进行过滤，取滤液进行火焰原子吸收分析其中的二价镉离子含量，实验结果，二价镉离子的浓度由9mg/L降到0.97mg/L。取50mL滤液，投入钢渣1g，磁力搅拌300分钟，转速为1000转/分钟，然后进行过滤，取滤液进行火焰原子吸收分析其中的二价镉离子含量，实验结果，二价镉离子的浓度由0.97mg/L降到0.093mg/L。此浓度已达到国家规定的工业排放标准。
权利要求
1.一种去除水中二价镉离子的钢渣组合物，其组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.根据权利要求
1所述的钢渣组合物，其特征在于，所说的钢渣组合物由工业废料钢渣经过如下步骤制成将工业废料钢渣粉碎，于60℃～110℃干燥24～72小时或灼烧干燥，过20～200目筛，置于干燥环境保存。
3.一种去除水中二价镉离子的钢渣组合物的制备方法，包括如下步骤(1)将工业废料钢渣粉碎；(2)于60℃～110℃干燥24～72小时或灼烧干燥；(3)过20～200目筛后置于干燥环境保存。
4.一种去除水中二价镉离子的吸附剂，含有权利要求
1所述的钢渣组合物。
5.根据权利要求
4所述的吸附剂，其特征在于，所说的二价镉离子浓度为0.9～100mg/L。
6.根据权利要求
4所述的吸附剂，其特征在于，所说的吸附剂与二价镉离子溶液的重量比为1∶4～1∶25。
7.根据权利要求
4所述的吸附剂，其特征在于，所说的二价镉离子溶液的pH值为2～11。
8.一种去除水中二价镉离子的方法，包括下列步骤(1)将重量比为1∶4～1∶25的钢渣于含二价镉离子的水混合，搅拌；(2)分离钢渣。
9.根据权利要求
8所述的去除水中二价镉离子的方法，其特征在于，按所说的步骤(1)和(2)循环，进行多次吸附。
10.根据权利要求
8所述的去除水中二价镉离子的方法，其特征在于，所说的含二价镉离子的水的pH值为2～11。
专利摘要
本发明涉及一种去除水中二价镉离子的钢渣组合物及其制法和应用，所说的钢渣的组分和含量至少包括重量百分比30％～50％的CaO，10％～30％的SiO
文档编号C02F1/28GK1994916SQ200610148312
公开日2007年7月11日 申请日期2006年12月29日
发明者何其庄, 沈敬一, 徐燕鸣, 周玲 申请人:上海师范大学导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan