本发明涉及一种转炉渣在制备含铜污水处理剂中的用途。
背景技术：
：国民经济的发展过程对工业产品的需求越来越强烈，化工、印染、电镀、有色金属的生产及矿石的开采等过程产生了大量的含铜废水。通常情况下，含铜废水主要以二价铜离子和络合态的铜存在，浓度普遍在50-1000mg/l。这些铜废水致使现在国内重金属废水污染越来越严重，也引起了人们的重视，也开始了着手对于含铜等重金属废水的处理研究。目前，关于含铜废水的处理，主要有置换法、化学沉淀法与电解法。化学沉淀法的原理主要是利用氢氧化物和硫化物来与铜离子生成沉淀物并得到去除，去除率主要和原始溶液及药剂的ph值有关。铁氧体法是利用二价铁离子与铜离子在碱环境下生成沉淀物，最后形成铁氧体。电解法是通过电极的作用使得金属离子向阴极迁移并产生还原反应后沉淀。离子交换法等主要应用反渗透膜、树脂材料来交换金属离子。这些方法在实际运行的过程中都产生了一些问题，沉淀法需要消耗大量的原材料如氢氧化钠、硫化物，电解法的耗能太高，离子交换也存在投资大，而且对高浓度的废水效果不理想。针对这些问题，找到一种新的治理药剂和方法迫在眉睫。转炉渣是炼钢过程中排出的典型固体废物，主要利用途径是粉磨或粒化后作为水泥原料、筑路材料、地基回填材料以及一些砖制品、混凝土制品等。近年来，在生活污水脱磷脱氮方面也存在一些实验研究，但转炉渣综合利用技术还比较狭窄，需求一种更高效、简单的利用途径势在必行。如果能够在环境治理领域得以应用，更是一种变废为宝的最佳途径。技术实现要素：鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种含铜污水处理剂，用于解决现有技术中含铜污水处理方法的不足，同时一种使得转炉渣变废为宝的途径。为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种转炉渣在制备含铜污水处理剂中的用途。所述转炉渣还包括以下技术特征中的任意一种或几种：(1)MgO的含量为5％～10％；(2)CaO的含量为25％～40％；(3)单质铁的含量为5％～10％；(4)转炉渣的粒径小于等于5目。本发明的另一方面还提供了一种种含铜污水处理剂，所述含铜污水处理剂包括转炉渣。优选地，所述转炉渣为炼钢转炉渣。优选地，转炉渣还包括以下特征中的任意一种或几种：(1)MgO的含量为5％～10％；(2)CaO的含量为25％～40％；(3)单质铁的含量为5％～10％；(4)转炉渣的粒径小于等于5目。典型的转炉渣主要含有8％-10％二氧化硅(Si02)，5％-10％的氧化镁(MgO)，25％-45％的氧化钙(CaO)，5％-10％的单质铁，25-35％的氧化铁(FeO、Fe2O3)，以及少量的P205、Al2O3以及硫化物等，转炉渣中化学成分主要的存在形态有碳酸盐、硅酸盐以及氧化物。MgO和CaO能够水解生成OH-，显著提高水体的pH，与Cu(II)生成Cu(OH)2。本发明的另一个方面提供了水处理方法，将上述含铜污水处理剂与含铜污水混合反应。优选地，当含铜污水中铜的浓度大于等于50mg/L时，所述转炉渣的使用量大于2.5g/L。优选地，当含铜污水中铜的浓度大于等于100mg/L时，所述转炉渣的使用量大于等于10g/L。优选地，当含铜污水中铜的浓度大于等于200mg/L时，所述转炉渣的使用量大于等于20g/L。优选地，所述含铜污水处理剂与污水混合后反应的时间为3～6小时。优选地，所述含铜污水和含铜污水处理剂混合反应后在污水中加酸。优选地，所述酸为硫酸。如上所述，本发明的含铜污水处理剂，具有以下有益效果：1)本发明利用转炉渣氧化钙与氧化镁碱性的特点，显著降低废水中的铜离子，同时较少调节废水pH的步骤和药剂，大大节约成本；2)本发明采用的转炉渣具有碳酸盐和硅酸盐物质的成分，碳酸盐物质可以与铜离子生成重金属的碳酸盐，生成碳酸盐沉淀物质，同时转炉渣中的硅酸盐在水溶液的作用下可有一定量的水解反应，生成的硅酸盐凝胶具有较大的表面积，可与重金属离子产生吸附和共沉淀作用，显著降低污水中的铜离子。较细的转炉渣还具有一定的孔结构，能够吸附重金属离子，此外转炉渣比重大的特点也可以以较快的速度沉淀于底部，固液分离过程简单，成本低廉；3)本专利采用的转炉渣具有一定量的单质铁，在水环境中能够和铜离子进行氧化还原反应，置换出铜离子，能够明显提高铜离子的去除率，节约铁质的使用；4)本发明对铜离子的浓度和原始废水的pH具有广泛的适用性，可处理浓度在50-500mg/l，pH在5-10的铜废水，具有理想的去除效果，所处理的废水可满足GB8978-1996《污水综合排放标准》的要求；5)本发明具有反应速度快、流程短的特点，反应基本在3个小时内可结束，大大缩短了治理过程，增加治理能力；6)本发明采用常见的工业废弃物电路渣作为治理药剂，属于废弃物的再生利用，具有良好的社会、经济、环境效益；7)采用本发明处理含镍污水之后还可以回收钢渣和沉淀物，达到再利用的目的，尤其是回收物中还含有金属。具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。须知，下列实施例中未具体注明的工艺设备或装置均采用本领域内的常规设备或装置。此外应理解，本发明中提到的一个或多个方法步骤并不排斥在所述组合步骤前后还可以存在其他方法步骤或在这些明确提到的步骤之间还可以插入其他方法步骤，除非另有说明；还应理解，本发明中提到的一个或多个设备/装置之间的组合连接关系并不排斥在所述组合设备/装置前后还可以存在其他设备/装置或在这些明确提到的两个设备/装置之间还可以插入其他设备/装置，除非另有说明。而且，除非另有说明，各方法步骤的编号仅为鉴别各方法步骤的便利工具，而非为限制各方法步骤的排列次序或限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容的情况下，当亦视为本发明可实施的范畴。实施例1采用炼钢转炉渣作为含铜污水处理剂，铜废水中铜浓度为200mg/l。测得转炉渣中MgO的含量为8％，转炉渣中CaO的含量为30％，单质铁的含量为10％，粒径为5目。利用人工撒入含铜污水中，转炉渣的使用量为2.5g/L。反应时间为3小时，反应完全后在污水中加入稀硫酸，测得污水的pH为7后方排放。实施例2转炉渣的使用量为7.5g/L，其他与实施例1相同。实施例3转炉渣的使用量为10g/L，其他与实施例1相同。实施例4转炉渣的使用量为15g/L，其他与实施例1相同。实施例5转炉渣的使用量为17.5g/L，其他与实施例1相同。实施例6转炉渣的使用量为20g/L，其他与实施例1相同。实施例7转炉渣的使用量为25g/L，其他与实施例1相同。表1转炉渣的使用量对去除率的影响由实施例1-7的清楚结果见表1，表明向铜污染废水中掺入一定量的转炉渣(宝钢厂内生产)基本能够去除污水中的铜离子，随着添加量的增加处理效果进一步提升，当添加量达到20g/L后处理后的废水指标能够满足GB8978-1996《污水综合排放标准》的要求。废水中的重金属浸出浓度采用ICP-MS(美国产安捷伦7700型)进行测定。实施例8采用炼钢转炉渣作为含铜污水处理剂，铜废水中铜浓度为100mg/l，pH为2。测得转炉渣中MgO的含量为10％，转炉渣中CaO的含量为40％，单质铁的含量为5％，粒径为4目。利用人工撒入含铜污水中，转炉渣的使用量为10g/L。反应时间为6小时，反应完全后在污水中加入稀硫酸，测得污水的pH为7后方排放。实施例9铜废水的pH为3,其他与实施例8相同。实施例10铜废水的pH为4,其他与实施例8相同。实施例11铜废水的pH为5,其他与实施例8相同。实施例12铜废水的pH为6,其他与实施例8相同。实施例13铜废水的pH为7,其他与实施例8相同。表2废水原始pH对去除率的影响原始Ph234567去除率(％)84.392.9594.1593.8894.1495.36反应后pH5.568.798.989.029.059.07实施例8-13的清楚结果见表2，表明转炉渣处理铜废水对原始废水的pH和浓度都具有广泛的适用性，pH在2-7的铜废水均具有良好的效果，水体pH采用pH计测定，pH计为上海赛伯乐仪器有限公司销售的MP511型系列精密酸度计/PH计。实施例14采用炼钢转炉渣作为含铜污水处理剂，铜废水中铜浓度为50mg/l，pH为4。测得转炉渣中MgO的含量为5％，转炉渣中CaO的含量为25％，单质铁的含量为7％，粒径为4目。利用人工撒入含铜污水中，转炉渣的使用量为2.5g/L。反应时间为3小时，反应完全后在污水中加入稀硫酸，测得污水的pH为7后方排放。实施例15铜废水的浓度为100mg/l，其他与实施例14相同。实施例16铜废水的浓度为200mg/l，其他与实施例14相同。实施例17铜废水的浓度为300mg/l，其他与实施例14相同。实施例18铜废水的浓度为400mg/l，其他与实施例14相同。实施例19铜废水的浓度为500mg/l，其他与实施例14相同。表3溶液原始浓度对去除率的影响实施例14-19的去除率见表3，可见，转炉渣处理铜废水对原始废水的浓度都具有广泛的适用性，对铜离子浓度在50-500mg/l内具有很好的去除效果。实施例20采用炼钢转炉渣作为含铜污水处理剂，铜废水浓度为200mg/l，pH为4。测得转炉渣中MgO的含量为7％，转炉渣中CaO的含量为32％，单质铁的含量为8％，粒径为4目。利用人工撒入含铜污水中，转炉渣的使用量为30g/L。反应时间为1分钟，反应完全后在污水中加入稀硫酸，测得污水的pH为7后方排放。实施例21反应时间为3分钟，其他与实施例20相同。实施例22反应时间为5分钟，其他与实施例20相同。实施例23反应时间为7分钟，其他与实施例20相同。实施例24反应时间为10分钟，其他与实施例20相同。实施例25反应时间为15分钟，其他与实施例20相同。实施例26反应时间为30分钟，其他与实施例20相同。实施例27反应时间为60分钟，其他与实施例20相同。实施例28反应时间为90分钟，其他与实施例20相同。实施例29反应时间为120分钟，其他与实施例20相同。实施例30反应时间为150分钟，其他与实施例20相同。实施例31反应时间为180分钟，其他与实施例20相同。表4反应时间对去除率的影响实施例20-31的去除效果见表4，表明转炉渣对铜离子的去除具有较快的反应速度，180分钟后均可基本完成去除。以上的实施例是为了说明本发明公开的实施方案，并不能理解为对本发明的限制。此外，本文所列出的各种修改以及发明中方法、组合物的变化，在不脱离本发明的范围和精神的前提下对本领域内的技术人员来说是显而易见的。虽然已结合本发明的多种具体优选实施例对本发明进行了具体的描述，但应当理解，本发明不应仅限于这些具体实施例。事实上，各种如上所述的对本领域内的技术人员来说显而易见的修改来获取发明都应包括在本发明的范围内。当前第1页1 2 3