铝厂赤泥在废水处理中的应用探讨

论文摘要

随着工业的迅速发展，水环境的污染问题越来越受到人们的重视。赤泥作为氧化铝生产中的副产品，其高碱度和大量的堆积产生了严重的污染问题。如何合理有效地利用赤泥成为研究的焦点。本论文针对中国长城铝业河南分公司氧化铝生产过程中产生的拜耳法赤泥（A）和混联法赤泥（B），采用多种分析手段对其结构、组分进行表征；采用海水、浓缩海水、卤水等对两种赤泥进行无害化处理研究，以求降低赤泥碱度，解决其在水体中的有害离子溶出问题；研究赤泥对水体中的磷酸盐、As（Ⅲ）、As（Ⅴ）、Pb2+等吸附过程，探讨pH值、温度、浓度等影响因素，并分析赤泥对吸附质吸附过程的动力学和热力学行为，为大量堆积的赤泥开辟一种新的利用途径。研究发现，两种赤泥均主要含有钙、铁、铝、硅、钛等元素，以金属氧化物计含量丰富。赤泥A呈多层片状堆叠结构，赤泥B呈规则簇状结构。两种赤泥比表面积较小，均具有复杂的矿物组成。对两种赤泥的无害化处理研究发现，盐溶液浓度与接触时间共同影响对赤泥的无害化处理效果。赤泥A对水中磷的吸附效果在酸性条件下效果较好；吸附过程符合准二级动力学方程和Langmuir等温吸附模型，为自发的、吸热的、物理化学吸附过程。赤泥B在较宽pH值范围内对水中磷的吸附效果均较好；吸附过程符合Elovich方程和Langmuir等温吸附模型，吸附机理复杂，为自发的、吸热的、化学吸附过程。As在水中解离常数影响两种赤泥对其吸附的较优pH值。对吸附水中砷的过程，赤泥A符合准二级动力学方程，赤泥B基本符合准一级动力学方程和Elovich方程。实验表明，两种赤泥对As均具有很强的亲和能，吸附势较大，吸附过程易于进行。强碱性赤泥用于处理含铅废水吸附效果良好。水中铅浓度5mg/L的条件下，加入0.1g赤泥B可以100%除去50ml铅溶液中的铅离子，加入0.25g赤泥A除去率可达到95.78%。低温有利于赤泥A、赤泥B吸附水中铅离子。研究认为铅离子在赤泥表面的吸附主要为络合反应，吸附后会生成表面络合物沉淀。本研究旨在对赤泥进行无害化处理并开发赤泥作为治理工业废水的新型吸附剂，无害化处理后的赤泥有望广泛用在建材行业。研究结果不仅可减少环境污染，还可变废为宝，具有巨大的潜在经济效益。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 选题背景
• 1.2 赤泥的无害化处理研究
• 1.2.1 赤泥的来源与危害
• 1.2.2 赤泥的无害化处理研究进展
• 1.3 赤泥的主要利用途径
• 1.3.1 赤泥作为矿物原料整体利用
• 1.3.2 赤泥中提取和回收有用成分
• 1.3.3 赤泥在环保领域的运用
• 1.4 水体中重金属离子的来源与危害
• 1.4.1 磷的来源与危害
• 1.4.2 砷的来源与危害
• 1.4.3 铅的来源与危害
• 1.5 重金属离子常用的处理方法
• 1.5.1 离子交换法
• 1.5.2 化学沉淀法
• 1.5.3 吸附法
• 1.5.4 电解法
• 1.6 本研究的目的与意义
• 1.7 本论文的主要内容及创新点
• 第二章 赤泥的表征与无害化处理研究
• 2.1 实验部分
• 2.1.1 实验材料与仪器
• 2.1.2 实验方法
• 2.2 结果与讨论
• 2.2.1 赤泥的表征结果
• 2.2.2 赤泥的无害化处理研究结果
• 2.3 小结
• 第三章 赤泥吸附废水中磷的研究
• 3.1 实验部分
• 3.1.1 实验材料
• 3.1.2 实验仪器
• 3.1.3 实验方法
• 3.1.4 水中磷浓度的测定方法
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 pH 值对赤泥吸附磷过程的影响
• 3.2.2 赤泥加入量对赤泥吸附磷的影响
• 3.2.3 吸附时间对赤泥吸附磷过程的影响
• 3.2.4 赤泥-磷吸附动力学研究
• 3.2.5 赤泥对磷的吸附热力学研究
• 3.2.6 吸附水中磷后的赤泥 EDS 分析
• 3.3 小结
• 第四章 赤泥吸附废水中砷的研究
• 4.1 实验部分
• 4.1.1 实验仪器与材料
• 4.1.2 实验方法
• 4.1.3 砷测定方法
• 4.1.4 水中砷浓度的标准工作曲线
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 pH 值对赤泥吸附水中砷的影响
• 4.2.2 赤泥加入量对赤泥吸附水中砷效果的影响
• 4.2.3 初始砷浓度对赤泥吸附水中砷效果的影响
• 4.2.4 赤泥吸附水中砷过程的吸附动力学研究
• 4.2.5 赤泥-砷吸附体系评价
• 4.2.6 吸附水中砷后的赤泥 EDS 分析
• 4.3 小结
• 第五章 赤泥吸附废水中铅的研究
• 5.1 实验部分
• 5.1.1 实验仪器与材料
• 5.1.2 实验方法
• 5.1.3 水中铅含量测定方法
• 5.1.4 水中铅浓度的标准工作曲线
• 5.2 赤泥去除水中铅的实验结果与讨论
• 5.2.1 pH 值对赤泥吸附水中铅的影响
• 5.2.2 赤泥加入量对赤泥吸附水中铅的影响
• 5.2.3 吸附时间对赤泥吸附水中铅的影响
• 5.2.4 吸附温度对赤泥吸附水中铅的影响
• 5.2.5 吸附水中铅后的赤泥 EDS 分析
• 5.3 小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历
• 在学期间研究成果与发表的学术论文
• 附表