硫酸盐修饰的含钛高炉渣光催化还原Cr(Ⅵ)

采用高能球磨法,在300℃煅烧2 h合成了具有钙钛矿型的硫酸盐修饰的含钛高炉渣(sulfate-modified titanium-bearing blast furnace slag,STBBFS)催化剂.用X射线衍射、扫描电子显微镜和紫外-可见漫反射分析对硫酸盐修饰的含钛高炉渣催化剂进行了表征,确定其具有钙钛矿型;粉体的颗粒形态均为不规则形状,平均粒径为1.5μm左右;在紫外区域具有很强的光吸收能力.由六价铬的还原率来评价STBBFS催化剂的光催化活性,结果表明:与市售TiO2相比,钙钛矿型的STBBFS催化剂具有较高的光催化活性,500 W中压汞灯照射4 h,可将质量浓度为20 mg/L...     

硝酸掺杂钛精矿吸附去除甲基橙

采用高能球磨法制备了一系列硝酸掺杂的钛精矿（nitric acid-modified titanium ore,NATO）吸附材料,采用正交表L9（34）安排实验,以甲基橙（MO）溶液的脱色率作为衡量吸附剂优劣的重要判据.以硝酸掺杂比例、煅烧温度、保温时间、升温速率为因素进行正交试验,基于降低能耗和成本的考虑和综合分析的基础上,得到制备NATO吸附剂的最优工艺条件：硝酸掺杂比例为2.0%,煅烧温度为300℃,保温时间为3 h,升温速率为10℃/min.在较优工艺条件下制备的NATO吸附剂对甲基橙的脱色率达到96.8%,明显优于未掺杂样品,且沉降性能较好,易于分离,是一类有应用前景的吸附材料.     

表面改性对含钛炉渣光催化性能的影响

以攀钢含钛高炉废渣为原料,掺杂不同比例稀硫酸,采用高能球磨复合无机改性低温煅烧的方法,合成了具有钙钛矿型的表面改性含钛炉渣催化剂(SMTBBFS).用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis)和热重(TG)分析对SMTBBFS催化剂进行了表征,确定其具有钙钛矿结构;煅烧后出现明显团聚现象,粉体的颗粒形态均为不规则块状;在紫外-可见区域具有较强的光吸收能力.由Cr(Ⅵ)的光催化还原率来评价稀硫酸不同掺杂比例对SMTBBFS催化剂光催化活性的影响.结果表明:硫酸掺杂比例为2.5%时,SMTBBFS催化剂由于存在较高的CaTiO3/TiO2晶相比、吸附容量以及适宜的表面酸性,而具有较高的光催化活性.     

真空碳热还原酸浸含钛高炉渣制备TiC分析

含钛高炉渣中含有20%~30%的TiO_2,是一种附加值较高的二次资源,但在综合利用过程中存在氧化物还原难度大,硅钛难分离,二次污染严重等问题。基于热力学理论基础,采用真空碳热还原联合酸浸工艺处理含钛高炉渣制备TiC。结果表明:真空有助于钛氧化物彻底还原,可实现渣中硅钛彻底分离,减少酸耗量,降低二次污染。真空碳热还原联合酸浸工艺处理含钛高炉渣(TiO_2含量23%左右)制备TiC的最佳条件为:炉渣粒度200目,还原温度1 673K,渣碳质量比100∶38。     

氧化对含钛高炉渣含钛相演变规律的影响

氧化条件下含钛高炉渣中含钛矿相的改变是含钛高炉渣综合利用的关键.通过扫描电子显微技术、X射线能谱分析、X射线物相分析和图像分析等手段,对氧化前的含钛高炉渣及其氧化改性后渣的形貌像进行分析.结果表明,氧化后渣中含钛相的形貌、成分和相结构等发生变化;钛的赋存状态也发生相应的改变,渣中攀钛透辉石和富钛透辉石几乎消失,渣中弥散分布的钛组分大部分转移到钙钛矿相,而且实现长大和粗化.     

用含钛高炉渣制备肥料

以含钛高炉渣和硫酸铵作原料,采用加热法制备复合肥料,以提高其溶解性能,使其中的营养元素转化为易被植物吸收利用的形式.考察了工艺条件对肥料溶出率的影响.结果表明,合成肥料的适宜工艺条件为:硫酸铵与水淬含钛高炉渣的质量比为8∶1,加热温度为320℃,恒温时间为36 min.在此条件下,水淬渣中Ti,Mg和Fe的溶出率分别为84%,88%和75%,肥料中含有氮、硅、硫、钙、镁、铁和钛等营养元素,均可被植物有效利用,其中氮、钛、镁、铁和大部分硫以水溶性物质的形式存在,可作为速效成分.     

含钛高炉渣高效利用的最新进展

含钛高炉渣是含钛冶金渣中难以处理的一类硅铝酸盐固体废弃物,大量堆积的含钛高炉渣造成了严重的资源浪费和环境污染。因此,开发绿色、高效的含钛高炉渣利用途径是资源节约和环境保护的关键需求。在过去的几十年里,多种途径被用于含钛高炉渣高效利用的研究,并在研究含钛高炉渣的基本特征和开发高效方法等方面取得了重大进展。本文回顾了近年来高效利用含钛高炉渣的各类方法,从用作建筑材料的原料、碳化氯化法提钛、钛合金的制备、酸法、碱熔煅烧法和高温重结晶–富集等角度全面地介绍了高效利用含钛高炉渣的研究进展。重点讨论了各类方法的反应机制和目前的现状。然而,目前的利用方法在效率和成本上仍与实际应用相差很远。因此,开发清洁、高效、大规模利用含钛高炉渣的新方法仍然是一个重要的目标。要实现这一目标,需要重点研究以下三个方面:(1) 发展新兴的理论方法;(2) 开发全面可靠的热力学性质数据库;(3) 开发先进的表征方法。这一系统和全面的回顾将有利于设计高效和低成本的利用路线。     

添加剂对改性含钛高炉渣氯化过程的影响

针对高钙镁改性含钛高炉渣氯化过程物料易粘结问题,通过热力学分析及X射线衍射检测研究了添加剂防止粘结的作用机制,并考察了温度、配碳量、气体（N2＋Cl2）流量和氯气分压对氯化行为的影响.结果表明：氯化过程中添加剂磷酸优先与CaO作用生成高熔点的Ca3（PO4）2以及后者与CaCl2反应生成Ca5（PO4）3Cl,避免了低熔点钙镁氯化物富集而造成的物料粘结.当反应条件为温度850~900℃、配碳过量15%、气体流量400 mL/min和氯气分压40 kPa,得到最佳的氯化结果,60 min内氯化率可达到90.8%~93.5%.     

微波辅助球磨还原含Cr(Ⅵ)废水的研究

通过微波辅助球磨法还原含Cr(Ⅵ)废水及单因素法观察铁球质量的改变、还原铁粉量、pH值对还原Cr(Ⅵ)的影响.实验结果表明,球料比和还原铁粉量越大,pH值越小,Cr(Ⅵ)的还原速度越快.在中性溶液中,通过微波辅助球磨,能在55min内,将六价铬质量浓度从50mg/L还原到0.473 mg/L,产物经XRD和XPS检测为FeCr2O4;当pH=2时,将初始质量浓度为300mg/L的含Cr(Ⅵ)废水还原到0.5mg/L以下只需6min,所以采用微波辅助球磨装置能够高效处理含Cr(Ⅵ)的工业废水.     

高炉渣酸溶物基水热合成光催化剂的研究

以冶金高炉渣酸溶物为原料,采用水热法合成制备光催化剂,利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)和扫描电镜(SEM)对光催化剂的化学组分、比表面积等物性进行表征,并研究了水热反应过程中pH值、反应温度和反应时间对高炉渣酸溶物制光催化剂催化活性的影响。结果表明,所制光催化剂是一种比表面积较大的多孔材料,且具有良好的光催化活性;光催化氧化浓度为2 5 mg/L的甲基橙溶液陈化0.5 h后,其脱色率达到98.9%。     

一株Cr(Ⅵ)还原菌的鉴定及其还原特性

从长沙铬盐厂区的被污染土壤中分离获得一株具高效还原高浓度Cr(Ⅵ)的细菌,利用PCR扩增获得该菌16S rDNA部分序列,经测序和比对确定菌株为Pannonibacter sp..研究该菌株的生理特性、培养条件以及还原六价铬的最佳条件.研究结果表明,该菌为革兰氏阴性菌,显微镜下观察为短杆状,好氧;该菌在pH为9,温度为30℃时生长最好;pH为8,30℃时六价铬还原效果最佳;16 h内可将质量浓度为300 mg/L的Cr(Ⅵ)还原90%以上.     

热处理时间对钒掺杂钛高炉渣材料性能的影响

采用高温固相法,在800℃不同热处理时间合成了具有钙钛矿型的钒掺杂的含钛高炉渣催化剂(vanadium oxide modifie dtitanium-bearing blast furnace slag,VTBBFS).用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和紫外可见漫反射光谱对VTBBFS催化剂进行了表征,确定其具有钙钛矿结构;不同的热处理时间并未改变催化剂的晶相组成和表面形貌,但对催化剂的光吸收能力产生较大影响,使催化剂在紫外区域光吸收能明显提高,并发生红移.以白色念珠菌为实验菌种考察VTBBFS催化剂抗真菌能力.结果表明,热处理时间为2h时,VTBBFS催化剂具有较强的抗白色念珠菌能力,在普通光照下杀菌率可达到100%,并具有持续抑菌性能.     

硫酸盐还原菌还原Cr(Ⅵ)的初步研究

从土壤中分离筛选出几株抗Cr(Ⅵ)的硫酸盐还原菌(SRB),能在含800mg/L Cr(Ⅵ)的培养基中生长,其中2-S-8菌株在含75mg/LCr(Ⅵ)的培养基中生长36h后,培养液中的Cr(Ⅵ)已全部消失.该菌株经初步鉴定为脱硫弧菌.试验结果表明：高毒的Cr(Ⅵ)可被SRB还原成为低毒的Cr(Ⅲ),SRB对Cr(Ⅵ)的还原与SO₄^2-还原作用密切相关,主要是由SRB的代谢作用所产生的还原性产物(S^2-)来完成.     

含钛高炉渣吸附水中磷的实验

以含钛高炉渣为主要原料,研究了吸附剂的粒径大小、投加量、溶液pH值、溶液的初始浓度及吸附时间对吸附除磷效果的影响.实验结果表明,在本实验条件下,细高炉渣对磷酸盐的去除率在炉渣粒径大于10μm时,随粒径减小而增大,随高炉渣用量、pH值、反应时间的增加而增加,随磷酸盐的初始浓度的增加而减少.吸附磷的反应进行得很迅速,20~30 min基本可达到吸附饱和.对比吸附前后含钛高炉渣的XRD图和扫描电镜照片,可以看出,吸附反应后,在高炉渣的表面有大量结晶物出现,成块状和片状附着在粉末的表面,部分区域出现了多层附着现象.     

含钛高炉渣活度模型的建立及热力学分析

根据分子离子共存理论,建立了CaO-SiO2-MgO-Al2O3-TiO2含钛高炉渣活度模型,模型计算结果与实验测定结果吻合较好.利用该模型并结合相图计算分析了碱度和w(TiO2)对含钛高炉渣主要组元活度的影响.结果表明,含钛高炉渣中钛的主要赋存相是CaO·TiO2,1500℃时典型含钛高炉渣中CaO·TiO2的活度为0.18.随着碱度和w(TiO2)增加,CaO·TiO2活度先增后减.当碱度区间在1.08~3.08,w(TiO2)在26%~43%的条件下,有利于CaO·TiO2活度的增加,促进钛组分在钙钛矿中富集.CaO·TiO2活度最大值所需碱度随TiO2含量的增加而增加,当含钛高炉渣中w(TiO2)为20%~28%时碱度为1.34~1.63,对促进钛在钙钛矿中的富集是有利的.     

碳氮化含钛高炉渣对铁沟捣打料抗氧化性及抗渣性的影响

测定碳氮化处理后含钛高炉渣的熔化特性,并研究在高炉铁沟捣打料中加入碳氮化含钛高炉渣后对材料抗氧化性及抗渣性的影响。结果表明,含钛高炉渣经碳氮化处理后,渣中主要的矿物相为氮化钛或碳氮化钛和钙镁黄长石或钙铝黄长石,渣中相的组成和含量受还原温度影响较大,随着渣的还原温度升高,还原渣的熔点呈上升趋势;将还原渣引入到高炉铁沟捣打料中,部分或完全替代碳化硅原料,可明显提高捣打料的抗氧化性,最佳的渣加入量为7%,过多将会导致捣打料抗氧化性减弱;因Ti(C,N)具有优良的抗渣性能,碳氮化含钛高炉渣的引入不影响高炉铁沟捣打料的抗渣性。     

共存离子对硫酸盐还原菌(SRB)还原U(Ⅵ)的影响

采用硫酸盐还原菌(SRB)生物(还原)沉淀法消除地浸含铀废水中的放射性U污染,研究了pH值、SO42-和NO3-对混合SRB菌群对地浸废水中U生物沉淀过程的影响.厌氧序批式实验结果表明,溶液pH值对U生物沉淀存在显著影响,在pH=6.0时U的沉淀率最高达99.4%,随pH值的降低其U的沉淀率也不断降低.SO42-质量浓度低于4 000 mg/L时对U生物沉淀没有影响,但超过5 000 mg/L时会产生明显的抑制作用,且抑制作用随着初始SO42-浓度的上升而加强.NO3-的存在会严重抑制SRB还原沉淀U,只有先彻底去除NO3-才能利用SRB还原沉淀U.因此,寻找分离或驯化培养出嗜酸性SRB菌群以及应用SRB和反硝化细菌(DNB)的混合菌群协同作用对酸法地浸采铀地下水进行原位生物修复具有重要意义.     

无机盐对过氧化氢光催化脱色甲基橙的影响

以H2O2为催化剂,考察了无机盐的加入对H2O2催化脱色甲基橙溶液的影响。结果表明:KBr对脱色反应有促进作用,而且KBr的加入量存在最佳值;Na2CO3的加入在实验范围内对脱色反应有一定抑制作用,随着加入量的增加抑制作用逐渐减弱;Na2SO4的存在对甲基橙的脱色反应没有影响。K2S2O8和H2O2之间存在加和作用。KBrO3和KIO3的存在对反应有抑制作用。KIO4与H2O2共存在暗态对甲基橙就有很好的脱色效果,而且H2O2的量有最佳值。     

Leucobacter对Cr(Ⅵ)的还原及其还原产物的成分分析

考察Leucobacter spp．Ch1的细胞在生长状态和休眠状态对六价铬的还原;运用SEM和TEM对还原前后Leucobacter的形态进行观察,并利用EDAX和EPR分析还原产物的成分。研究结果表明：在好氧条件下,生长的细菌还原250mg／L Cr（Ⅵ）需5h,细胞悬液需45min;在厌氧条件下,休眠细胞还原能力较强,而接种子培养基的细菌无还原能力;还原反应的产物主要附着在细菌的末端,表明反应发生于细胞表面;反应产物中Cr的含量为28．2％,表明三价铬以Cr（OH）3沉淀的形式存在。     

钛柱撑膨润土对废水中Cr(Ⅵ)的光催化还原

以钠基改性膨润土和酞酸丁酯为原料,采用溶胶凝胶法(sol-gel)制备钛柱撑膨润土(Ti-PILC)复合材料。研究了光源、Ti-PILC加入量、Cr(Ⅵ)初始质量浓度和初始pH值对Ti-PILC复合材料光催化降解Cr(Ⅵ)的影响。结果表明:在紫外光照下,Ti-PILC对Cr(Ⅵ)具有较强的光催化降解能力,其中焙烧样品的催化活性最高;综合最优的实验条件是ρTi-PILC=15g/L,ρCr(Ⅵ)=10mg/L,溶液体系pH为3.4。研究了Cr(Ⅵ)光降解还原过程的反应机理。