煤矸石螯合改性后对选矿废水中重金属离子吸附研究

doi:10.19964/j.issn.1006-4990.2022-0375

摘要/Abstract

摘要：

选取贵州省某6个矿区煤矸石进行均匀混合，通过700 ℃煅烧后获得热活化的样品。采用螯合剂次氮基三乙酸（NTA）与羧甲基淀粉（CMS）对热活化的样品进行改性，制备低成本的改性煤矸石吸附剂。通过单因素静态吸附实验分别研究了pH、CMS与NTA固液比、吸附剂投加量、吸附时间等对改性煤矸石吸附废水中Cu²⁺和Pb²⁺的影响。结果表明，在焙烧温度为700 ℃、CMS与NTA最佳固液质量比（简称固液比）为1∶15、溶液pH=9、吸附时间为2 h、投放量为0.8 g/L条件下，改性煤矸石能够吸附选矿废水中大量Cu²⁺和Pb²⁺，最佳去除率分别为69.34%和79.98%。结合吸附等温模型拟合分析，吸附剂对Pb²⁺的吸附过程以单层的化学吸附为主。

关键词: 煤矸石, 表面改性, 螯合剂, 重金属离子

Abstract:

The coal gangue from 6 mining areas in Guizhou province was mixed evenly and the thermal activated samples were obtained after calcination at 700 ℃.The coal gangue was modified by chelating agent NTA and carboxymethyl starch（CMS）and the low cost modified coal gangue adsorbent was prepared.The effects of pH value，solid-liquid ratio of CMS and NTA，adsorbent dosage and adsorption time on the adsorption of Cu²⁺and Pb²⁺ from wastewater by modified coal gangue were studied by single factor static adsorption experiment.The results showed that the modified coal gangue could adsorb a large amount of Cu²⁺ and Pb²⁺ from mineral processing wastewater under the roasting temperature of 700 ℃，the optimal solid-liquid ratio of CMS and NTA of 1∶15，the solution pH of 9，the adsorption time of 2 h，and the dosage of 0.8 g/L.The optimal removal rates were 69.34% and 79.98%，respectively.Combined with the isothermal model fitting analysis，the adsorption process of Pb²⁺ was dominated by monolayer chemisorption.

Key words: coal gangue, surface modification, chelating agent, heavy metal ion

中图分类号:

X703

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图/表 11

表1

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表2

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样本	w（SiO₂）	w （Al₂O₃）	w （TFe）	w （CaO）	w （MgO）	w （Na₂O）	w （K₂O）	w （TiO₂）
1	45.88	11.69	8.69	2.00	3.21	1.58	2.11	2.68
2	46.38	12.37	7.65	1.22	2.88	1.01	1.67	4.33
3	45.05	10.85	8.35	1.94	2.01	1.22	1.25	2.52
4	43.22	11.38	5.68	1.41	0.68	1.02	1.33	3.41
5	43.89	14.38	7.33	0.85	1.85	1.35	1.84	3.29
6	45.37	13.68	9.91	1.14	2.14	1.17	1.01	4.77

T/℃	Langmuir			Freundlich
T/℃	Q/ （mg·g^-1）	K_L/ （L·mg^-1）	R²	n	K_F/ （mg^1-1/ⁿ ·L^1/ⁿ ·g^-1）	R²
20	96.33	0.236 8	0.989 5	3.89	25.07	0.956 6
25	100.87	0.209 0	0.992 8	3.54	21.10	0.962 6
30	103.88	0.220 5	0.991 7	2.89	14.00	0.975 9

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