基于ICP-MS的特殊钢渣-废弃核桃壳制备钢渣基生物质活性炭机理研究

作     者：孙大为 邓军 纪冰冰 SUN Da-wei;DENG Jun;JI Bing-bing

作者机构：西安科技大学安全科学与工程学院陕西西安710054 陕西省煤火防治重点实验室陕西西安710054 西安高新技术产业开发区管理委员会陕西西安710065 空军军医大学第二附属医院陕西西安710038 

出 版 物：《光谱学与光谱分析》 (Spectroscopy and Spectral Analysis)

年 卷 期：2023年第43卷第7期

页      面：2308-2312页

核心收录：

学科分类：083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 08[工学] 

基　　金：国家自然科学基金项目(51774232) 国家重点研发计划项目(2018YFC0807900)资助 

主　　题：ICP-MS 特殊钢渣 废弃核桃壳 活性炭 制备机理 

摘      要：氯气泄漏应立即对其进行应急处置,同时日常也要加强对含氯尾气的及时回收和净化处理。目前普遍采用具有发达多孔结构与丰富比表面积的活性炭吸附有害气体,但是目前活性炭的生产普遍需要消耗木材、竹子等自然资源,导致成本高且不利于可持续发展。因此采用生物质废弃材料制备活性炭,同时利用冶金固体废弃物对活性炭进行改性处理,以进一步降低生产、环境成本与提高吸附性能,已经成为活性炭生产领域研究的热点。研究以特殊钢渣与废弃核桃壳为研究对象制备钢渣基生物质活性炭。采用氯气专用P-C-T吸附装置测试吸收氯气的性能,电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)、X射线荧光光谱仪(XRF)、激光粒度仪(LPSA)、场发射扫描电子显微镜(SEM)分别测试其浸出重金属浓度、化学成分、粒径分布、微观形貌,从微观层面阐述特殊钢渣-废弃核桃壳制备钢渣基生物质活性炭机理。结果表明特殊钢渣超微粉溶液中含有Cd、Cu、Pb、Zn、Ni、Cr、As等重金属,其中Pb、Ni、Cr的浸出毒性含量高于《浸出毒性鉴别标准》(GB 5085.3—2007)中相关重金属的浸出毒性限值。磷酸具有破坏结构特性、无水乙醇具有促进分散特性,有利于消除微粉颗粒间的引力,提高废弃核桃壳超微粉与特殊钢渣超微粉的分散性。特殊钢渣超微粉所含具有磁性的Fe_(2)O_(3)与具有催化性的CuO、MnO形成协同作用,有利于氯气在钢渣基生物质活性炭表面形成富集,提高对氯气吸附能力。钢渣基生物质活性炭对氯气的吸附能力随着吸附环境温度上升呈现先小幅降低后大幅降低的趋势,过高的吸附环境温度会增强氯气分子的活跃性,造成被钢渣基生物质活性炭吸附的氯气出现解析现象。钢渣基生物质活性炭在活化处理与焙烧过程中废弃核桃壳超微粉形成的活性炭不仅包裹特殊钢渣超微粉,而且将特殊钢渣超微粉所含重金属稳定固化于活性炭中。