钢铁冶金废渣活化过硫酸盐降解丁基黄药

doi:10.12068/j.issn.1005-3026.2024.02.005

摘要/Abstract

摘要：

以钢铁冶金废渣（钢渣、含钛高炉渣、提钒尾渣）活化过硫酸盐降解水中的丁基黄药.分析了废渣种类与用量、过硫酸盐浓度、初始pH等因素对丁基黄药降解效能的影响，采用双因素方差分析揭示了不同因素之间的交互特征.结果表明丁基黄药的降解率随废渣用量和过硫酸盐浓度增加而增大.在废渣用量1 g/L，过硫酸盐浓度为0.5 mmol/L，反应时间96 h时，钢渣、含钛高炉渣、提钒尾渣活化过硫酸钠对丁基黄药的降解率分别可达96.47%，97.70%和95.12%.三种废渣活化效能分别在碱性、近中性和酸性条件下达到最优.其中钢渣活化以非自由基（¹O₂）和SO₄·^-，HO·共同作用；含钛高炉渣以¹O₂为主，伴随着HO·的产生；提钒尾渣则仅以¹O₂为主.

关键词: 过硫酸盐, 丁基黄药, 钢渣, 含钛高炉渣, 提钒尾渣

Abstract:

Butyl xanthate in water was degraded by persulfate activated with iron and steel metallurgical slags， including steel slag， Ti-bearing blast-furnace slag and vanadium tailings. The effects of slag types and dosage， persulfate concentration and initial pH value on the degradation efficiency of butyl xanthate were analyzed. Two-way ANOVA was used to reveal the interaction characteristics between the factors. The results showed that the degradation rate of butyl xanthate increases with the increase of the slag dosage and persulfate concentration. Under the condition of 1 g/L slag， 0.5 mmol/L persulfate， reaction time of 96 h， the degradation rate of butyl xanthate reaches 96.47%， 97.70% and 95.12% with the application of steel slag， Ti-bearing blast-furnace slag and vanadium tailings， respectively. The optimal pH conditions for the above three slags are alkaline， near neutral and acid， respectively. The reactive constituents include non-free radical （¹O₂）， SO₄?^- and HO? with the activation of steel slag. The activation of Ti-bearing blast-furnace slag is dominated by both ¹O₂ and HO?. Nevertheless， the dominant reactive constituent for the activation of vanadium tailings is ¹O₂.

Key words: persulfate, butyl xanthate, steel slag, Ti-bearing blast furnace slag, vanadium tailings

中图分类号:

X 53

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图/表 7

图1 钢铁冶金废渣XRD谱图

Fig. 1 XRD spectra of iron and steel metallurgical slags

表1 钢铁冶金废渣的化学成分（质量分数） (%)

Table 1 Chemical composition of iron and steel metallurgical slags （mass fraction）

CaO

Fe₂O₃

SiO₂

MgO

Al₂O₃

TiO₂

41.45

18.29

15.17

11.29

9.95

0.57

21.85

2.95

46.17

5.39

12.65

8.22

1.40

54.45

15.47

1.19

2.06

9.23

图2 不同种类的钢铁冶金废渣对丁基黄药的吸附和催化降解效果

Fig. 2 Catalytic degradation and adsorption ofbutyl xanthate by different iron and steel metallurgical slags（a）—S-S：钢渣；（b）—T-S：含钛高炉渣；（c）—V-S：提钒尾渣.

图3 钢铁冶金废渣用量对丁基黄药降解的影响

Fig. 3 Effect of iron and steel metallurgical slag dosage on butyl xanthate degradation efficiency

图4 过硫酸盐浓度对丁基黄药降解的影响

Fig. 4 Effect of persulfate concentration on butyl xanthate degradation efficiency

图5 初始pH对丁基黄药降解的影响

Fig. 5 Effect of initial pH on butyl xanthate degradation efficiency

图6 自由基清除剂对丁基黄药的影响

Fig. 6 Effect of scavengers on butyl xanthate degradation efficiency

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