锰渣-赤泥吸附剂制备及其对铜（Ⅱ）吸附性能

doi:10.11962/1006-4990.2019-0228

无机盐工业 ›› 2020, Vol. 52 ›› Issue (3): 85-89.doi: 10.11962/1006-4990.2019-0228

锰渣-赤泥吸附剂制备及其对铜（Ⅱ）吸附性能

马时成¹,梅再美¹,顾汉念²(),郭腾飞^2,³,代杨^2,³,王宁²

^1. 贵州师范大学地理与环境科学学院,贵州贵阳 550025
^2. 中国科学院地球化学研究所,地球内部物质高温高压院重点实验室
^3. 中国科学院大学

收稿日期:2019-09-10 出版日期:2020-03-10 发布日期:2020-03-31
通讯作者: 顾汉念
作者简介:马时成（1993— ）,男,硕士研究生,研究方向为固体废弃物综合利用;E-mail：18856159268@163.com。
基金资助:
国家重点研发计划项目(2018YFC1903500);贵州省科学技术基金([2016]1155);贵州省科技重大专项([2016]3015)

Preparation of manganese residue-bauxite residue adsorbent and its adsorption capacity on Cu ²⁺

Ma Shicheng¹,Mei Zaimei¹,Gu Hannian²(),Guo Tengfei^2,³,Dai Yang^2,³,Wang Ning²

^1. College of Geography and Environmental Science,Guizhou Normal University,Guiyang 550025,China
^2. Key Laboratory of High-temperature and High-pressure Study of the Earth′s Interior,Institute of Geochemistry,Chinese Academy of Sciences;
^3. University of Chinese Academy of Sciences

Received:2019-09-10 Online:2020-03-10 Published:2020-03-31
Contact: Gu Hannian

摘要/Abstract

摘要：

锰渣是锰矿石生产硫酸锰过程产生的酸性过滤渣,赤泥是拜耳法生产氧化铝过程产生的碱性废渣,两种废渣排放量大,综合利用程度低。以锰渣和赤泥为原料,混合焙烧制备锰渣-赤泥吸附剂,实现了两种废渣的中和,制得的吸附剂pH接近中性。研究了锰渣-赤泥吸附剂对溶液中2价铜离子的吸附性能,为废渣的综合利用提供新途径。考察了吸附时间、溶液初始铜离子质量浓度、溶液pH等条件对吸附剂吸附溶液中铜离子的影响。结果表明：不同焙烧温度制得的吸附剂对铜离子的吸附平衡时间为22 h;焙烧温度为700 ℃制得的吸附剂（A700）对铜离子的吸附效果最好,在固液质量体积比（g/L）为0.4∶1条件下,达到平衡时溶液中铜离子的质量浓度可从20 mg/L降低到0.053 mg/L,平衡吸附量为45.739 2 mg/g,对铜离子的吸附去除率达到99.72%。吸附剂A700对铜离子的吸附符合准一级动力学模型和Langmuir等温吸附模型。

关键词: 锰渣, 赤泥, 铜离子, 吸附实验

Abstract:

Manganese residue is an acidic filter residual produced in the process of producing manganese sulfate using pyrolusite,and bauxite residue（red mud） is an alkaline waste derived from Bayer process of producing alumina.Both of the two kinds of waste residues have large amounts of discharge and low comprehensive utilization rates.Manganese residue and red mud were used as raw materials to prepare adsorbents by mixing and roasting,through which the two kinds of waste residues can be neutralized and the pH of the prepared adsorbent is close to neutral.The adsorption property of the manganese residue-bauxite residue adsorbent on copper ion was studied.And a new route for comprehensive utilization of waste residues was provided.Effect of the conditions,such as adsorption time,initial mass concentration of Cu ²⁺ in solution and pH of solution etc.,on the Cu ²⁺ in solution of adsorbent were investigated.Results showed that the adsorption equilibrium time of Cu ²⁺ was 22 h by the adsorbents under different roasting temperatures.The adsorbent prepared under the roasting temperature of 700 ℃（A700） presented the best capacity on the adsorption of Cu ²⁺.Under the conditions of solid-liquid mass-volume（g/L） ratio of 0.4∶1,The concentration of copper ion in the solution can be reduced from 20 mg/L to 0.053 mg/L atthe adsorption equilibrium,the adsorption capacity was as high as 45.739 2 mg/g and the adsorption rate on Cu ²⁺ was 99.72%.The adsorption behavior of adsorbent A700 on Cu ²⁺ was demonstrated following the pseudo first-order kinetic model and Langmuir isothermal adsorption model.

Key words: manganese residue, bauxite residue, copper ion, adsorption experiment

中图分类号:

TQ131.21

马时成,梅再美,顾汉念,郭腾飞,代杨,王宁. 锰渣-赤泥吸附剂制备及其对铜（Ⅱ）吸附性能[J]. 无机盐工业, 2020, 52(3): 85-89.

Ma Shicheng,Mei Zaimei,Gu Hannian,Guo Tengfei,Dai Yang,Wang Ning. Preparation of manganese residue-bauxite residue adsorbent and its adsorption capacity on Cu ²⁺[J]. Inorganic Chemicals Industry, 2020, 52(3): 85-89.

图/表 7

表1

图1

图2

表2

图3

图4

图5

参考文献 20

[1]	吴建锋, 宋谋胜, 徐晓虹 , 等. 电解锰渣的综合利用进展与研究展望[J]. 环境工程学报, 2014,8(7):2645-2652.
[2]	彭秋菊, 李佳, 叶恒朋 , 等. 电解锰渣中低活性硅的活化工艺研究[J]. 非金属矿, 2017,40(6):23-26.
[3]	Yang Y Q, Gu H N, Guo T F , et al. Environmental assessment of manganese sulfate residues derived from pyrolusite process[J]. Fresenius Environmental Bulletin, 2018,27(7):4883-4888.
[4]	周长波, 何捷, 孟俊利 , 等. 电解锰废渣综合利用研究进展[J]. 环境科学研究, 2010,23(8):1044-1048.
[5]	杨永琼, 张耀, 李晓燕 . 赤泥中重金属元素的浸出性与结合形态[J]. 化工环保, 2018,38(2):227-230.
[6]	Gu H N, Wang N, Liu S . Radiological restrictions of using red mud as building material additive[J]. Waste Management & Research, 2012,30(9):961-965.
[7]	Deng B, Li G, Luo J , et al. Enrichment of Sc₂O₃ and TiO₂ from baux-ite ore residues[J]. Journal of Hazardous Materials, 2017,331:71-80.
[8]	Liu W, Chen X, Li W , et al. Environmental assessment,management and utilization of red mud in China[J]. Journal of Cleaner Produc-tion, 2014,84:606-610.
[9]	赵玉莲, 刘敬, 何瑞明 , 等. 赤泥还原焙烧磁选回收铁的试验研究[J]. 材料研究与应用, 2017,11(4):256-263,268.
[10]	费欣宇, 李海燕, 罗和亿 , 等. 赤泥基陶粒的制备及性能研究[J]. 非金属矿, 2017,40(5):9-12.
[11]	Guo T F, Yang H Q, Liu Q Y , et al. Adsorptive removal of phosp-hate from aqueous solutions using different types of red mud[J]. Water Science and Technology, 2018,2017(2):570-577.
[12]	朱丽, 李晔, 张猛 , 等. 硝酸铈改性赤泥制备除磷吸附剂[J]. 化工环保, 2012,32(1):81-84.
[13]	史力争, 陈惠康, 吴川 , 等. 赤泥及其复合钝化剂对土壤铅、镉和砷的稳定效应[J]. 中国科学院大学学报, 2018,35(5):617-626.
[14]	邵红, 张扬, 孙伶 . 铁硅改性膨润土对废水有机污染物的吸附性能研究[J]. 辽宁化工, 2005,34(9):391-394.
[15]	王芳, 罗琳, 易建龙 , 等. 赤泥质陶粒吸附模拟酸性废水中铜离子的行为[J]. 环境工程学报, 2016,10(5):2440-2446.
[16]	陆爱华 . 赤泥对含铜废水的吸附性能研究[J]. 山东化工, 2017,46(14):178-181.
[17]	张启亮, 张咏晶, 徐艳 , 等. Cu ²⁺和Cd ²⁺对活性污泥吸附Pb ²⁺的竞争吸附影响效果研究 [J]. 安徽农业科学, 2012,40(14):8258-8262.
[18]	卢仪思, 王明明, 黄耕 , 等. 改性赤泥处理酸性矿井废水的试验研究[J]. 非金属矿, 2018,41(6):15-18.
[19]	Yang F, Zhang S, Li H , et al. Corn straw-derived biochar impregna-ted with alpha-FeOOH nanorods for highly effective copper remo-val[J]. Chemical Engineering Journal, 2018,348:191-201.
[20]	Peng S, Wang R, Yang L , et al. Biosorption of copper,zinc,cadmi-um and chromium ions from aqueous solution by natural foxtail millet shell[J]. Ecotoxicology and Environmental Safety, 2018,165:61-69.

样品	Al₂O₃	CaO	TFe₂O₃	K₂O	MgO	MnO
赤泥	21.84	17.75	15.97	1.64	1.52	0.04
锰渣	3.92	0.89	23.80	0.44	0.31	9.73
样品	Na₂O	P₂O₅	SiO₂	SO₃	TiO₂	LOI
赤泥	4.17	0.37	17.51	1.23	4.74	11.92
锰渣	0.15	0.68	43.92	7.45	0.18	13.21

样品	q_e/ （mg·g^-1）	准一级动力学常数			准二级动力学常数
样品	q_e/ （mg·g^-1）	k₁/ （min^-1）	q_e,cal/ （mg·g^-1）	R²	k₂/（g·mg^-1·min^-1）	q_e,cal/ （mg·g^-1）	R²
A100	40.807 5	0.002 9	38.401 6	0.998 6	0.82×10^-4	47.846 9	0.961 6
A700	45.739 2	0.005 5	47.394 2	0.980 6	1.17×10^-4	54.644 8	0.958 8
A800	39.836 7	0.004 5	47.660 4	0.982 6	—	—	—

首页

全国无机盐信息中心

中国化工学会

无机酸碱盐专业委员会

锰渣-赤泥吸附剂制备及其对铜（Ⅱ）吸附性能

Preparation of manganese residue-bauxite residue adsorbent and its adsorption capacity on Cu ²⁺

RichHTML

PDF (PC)

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

图/表 7

参考文献 20

相关文章 15

Metrics

本文评价

推荐阅读 10

[1]	杨晓红,薛希仕,张露露,常军. 电解锰渣盐酸浸取钙的动力学研究[J]. 无机盐工业, 2021, 53(1): 82-86.
[2]	杨曦,朱健,刘方,杨金秀. 电解锰渣改良基质对牧草生长及锰、镉淋溶迁移的影响[J]. 无机盐工业, 2020, 52(9): 73-78.
[3]	刘俊霞,杨艳蒙,王帅旗,刘盼,张茂亮,海然. 激发剂对赤泥地聚物砂浆力学性能的影响[J]. 无机盐工业, 2020, 52(6): 72-75.
[4]	李友凤,敖克厚,樊磊磊,黄志刚. 氧化铈-二氧化硅介孔材料制备及对铜离子的吸附性能[J]. 无机盐工业, 2020, 52(12): 34-39.
[5]	常军,贾福康,胡成山,叶乾旭. 电解锰渣基沸石对锰离子的吸附性能研究[J]. 无机盐工业, 2019, 51(9): 61-66.
[6]	海然,王帅旗,刘盼,刘俊霞. 热活化温度对氧化铝赤泥反应活性的影响及机理研究[J]. 无机盐工业, 2019, 51(9): 72-75.
[7]	董林辉,李杨,周雪芳,周勇,朱文渊,周小峰. 聚合硫酸铁铝的制备及除磷性能研究[J]. 无机盐工业, 2019, 51(5): 57-60.
[8]	周宏研,陈平,赵艳荣,刘荣进,韦家崭. 电解锰渣对热焖钢渣活性的硫酸盐激发[J]. 无机盐工业, 2019, 51(5): 66-69.
[9]	海然, 刘俊霞, 李建伟. 氧化铝赤泥放射性及其屏蔽机制研究现状[J]. 无机盐工业, 2016, 48(9): 10-.
[10]	吴霜, 王家伟, 刘利, 王海峰, 赵平源. 电解锰渣综合利用评述[J]. 无机盐工业, 2016, 48(4): 22-.
[11]	顾汉念, 崔姗姗, 王宁, 赵成东. 赤泥中碱的分布特征与淋滤效果研究[J]. 无机盐工业, 2016, 48(2): 45-.
[12]	纪利春, 相亚军. 电石渣烧结法从赤泥回收氧化铝[J]. 无机盐工业, 2016, 48(2): 68-.
[13]	朱晓波, 李望, 管学茂. 赤泥水浸脱碱实验及动力学研究[J]. 无机盐工业, 2016, 48(1): 41-.
[14]	陈红亮, 汪婷, 柯杨, 王胜碧. 赤泥中钠铁酸法浸出的工艺条件和机理探讨[J]. 无机盐工业, 2016, 48(1): 44-.
[15]	韩玉芳, 杨久俊, 董光玉, 梅世刚. 赤泥中铁的微波还原性及其热力学分析[J]. 无机盐工业, 2015, 47(2): 53-.

首 页

锰渣-赤泥吸附剂制备及其对铜（Ⅱ）吸附性能

Preparation of manganese residue-bauxite residue adsorbent and its adsorption capacity on Cu 2+

RichHTML

PDF (PC)

可视化

引用本文

使用本文

首页

Preparation of manganese residue-bauxite residue adsorbent and its adsorption capacity on Cu ²⁺