轉爐石對重金屬鉻(VI)與砷(V)吸附能力之研究

Translated title of the thesis: Study on Chromium(VI) and Arsenic(V) adsorption onto basic oxygen furnace slag
  • 高 賢達

Student thesis: Master's Thesis

Abstract

　　有效地處理工業廢水及去除環境水資源中的重金屬離子是當今一大課題，本研究是利用轉爐石對水中Cr6+與As5+的吸附能力進行探討。轉爐石是煉鋼過程轉爐內最後產出的事業產物，主要成分為CaO FeO SiO2 Al2O3 MgO等，由於它的化學性質與表面形貌的非均性，使得轉爐石有獨特的吸附性質，在過去以爐石作為吸附劑的研究文獻中看到有顯著的效果，且它的高鹼度能夠有效的中和酸性廢水或酸性土壤環境，因此在廢水處理與環境改善方面，轉爐石極具有研究價值。 　　本實驗分為吸附劑特性分析以及吸附能力之探討兩大部份。特性分析使用XRD分析出其晶相組成，利用SEM與EDS觀察其表面形貌及元素組成；吸附試驗則又可細分為動力吸附實驗、等溫吸附實驗、變溫吸附實驗，水溶液中Cr6+與As5+濃度的變化是以ICP-OES加以分析；最後以FTIR分析轉爐石表面吸附前後化學鍵結之變化。 　　在XRD的分析結果中顯示轉爐石主要的礦物成分為二鈣矽石 (Ca2SiO4)、方鐵礦 (Fe0 925O)、方解石 (CaCO3)、石灰石 (CaO)、赤鐵礦 (Fe2O3)、方鐵錳礦 ((Mn Fe)2O3)、黑鈣鐵礦 (Ca2Fe2O5)…等，而SEM的觀察中可以看見其顆粒形貌破碎不規則。 　　轉爐石對Cr6+與As5+吸附實驗方面，動力吸附實驗的結果皆符合擬二階動力吸附模式，等溫吸附實驗結果二者都較符合Langmuir model，並計算出在25、35、45°C下的自由能為負值，反映出轉爐石對Cr6+與As5+吸附行為是自發反應。 　　使用EDS分析吸附後樣品的元素分佈，顯示出Cr6+主要吸附在黑鈣鐵礦以及碳酸鈣上，二鈣矽石次之；而As5+主要也是富集吸附在黑鈣鐵礦上，而碳酸鈣以及二鈣矽石上也有觀察到少量的吸附。推測As5+與Cr6+離子是以錯合物的形式吸附在黑鈣鐵礦上，且以共沉澱的形式聚集在碳酸鈣與二鈣矽石上。 　　本研究之結果顯示轉爐石對As5+與Cr6+之吸附效果不錯，尤其對高濃度As5+之吸附效率達95 %以上，故可知轉爐石在開發為處理廢水中之重金屬吸附劑有相當的潛力。
Date of Award2014 Sept 2
Original languageChinese
SupervisorYen-Hua Chen (Supervisor)

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