转炉石去除河水中磷之探讨.doc

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1、轉爐石去除河水中磷之探討InvestigationofPhosphorousRemovalinRiverWaterwithBasicOxygenFurnaceSlag研究生：郭育宗Kuo,Yu-Tsung指導教授：陳庭堅Chen,Ting-Chien【摘要】水是人類生長的要素之一，河川、湖泊及水庫是生活的主要水源，卻常有優養化的問題，若無妥善處理將可能對生活與環境極為不利。轉爐石為煉鋼過程之副產物，其化學特性對磷具有良好的吸附效果，是為低成本有效濾材。本研究主要以轉爐石作為磷的吸附材，將爐石樣品篩分為A(v2mm)、B(0.149~2mm)、C(<

2、0」49mm)、D(0.42〜2mm)四種大小不同的粒徑，使用BET及SEM/EDS分析爐石的基本特性。分別進行動力、批次吸附試驗並模擬爐石在不同酸鹼環境及水質接觸程度下，觀察其對磷的吸附能力、pH值、導電度之變化。最後以實際受确污染的河水進行管柱淋洗試驗，探討不同的爐石與石英砂混合之配比、進流水之流率在試驗中對磷吸附程度的影辔，以模擬轉爐石在現地應用的可行性。四種爐石經前述試驗，結果以爐石C性能為最佳、爐石A次之，但是爐石C粒徑極小，在應用上可能容易吸水膨脹且具有高pH值，其顆粒之間孔隙也較小，易造成堵塞，因此對現地應用可能不適合。爐石A與B雖然

3、含有較大的顆粒，但是在管柱淋洗試驗仍亦有堵寒現象，因此不適用。爐石D雖然吸附能力小於爐石A、B、C，但其平均粒徑皆比前三種爐石大，在管柱淋洗試驗中不易堵塞且初期淋洗所釋出之pH值與導電度也較低，對環境友善程度較高。在管柱淋洗試驗中，爐石D與石英砂1:1、1:2、1:3三種不同配比，其吸附能力與爐石含量相關。實驗結果顯示配比以1:1之吸附能力為最大、1:3為最小。爐石D與石英砂1:2以5mL/min、20mL/min兩種流率進行試驗，結果顯示流率越大越快達到飽和且pH值與導電度降低速度亦快，但20mL/min之累積去除量比5mL/min流率的累積去除

4、量低。推測原因為流率較小與爐石接觸之停留時間較長，故使其吸附量較大。雖然轉爐石僅在淋洗初期具有高pH值，但目前使用規範不可將其直接埋入水中。因此建議可將轉爐石應用鋪設在人工溼地或具有緩衝能力的地方，一方面引水入流除磷，同時也可以緩衝轉爐石釋出的高pH值。關鍵字：轉爐石、管柱淋洗、磅之去除、批次吸附、優養化[Abstract]Waterisoneofessentialelementsforthehumangrows.Theriver,lake,andreservoirarethemainwatersourcesforlivingbutusuallyt

5、heeutrophicationcausesthewaterdeterioration.Iftheeutrophicationdoesn'thavepropertreatmentitwillbeunfavorabletothehumanlifeandtheenvironment.Basicoxygenfurnaceslag(BOF)istheby-productinthesteelmakingprocess,thechemicalcharacteristicsofBOFhavegoodadsorptioneffectofphosphorousand

6、itisalowcostofeffectivelyfiltermaterial.ThisstudytooktheBOFasphosphorusadsorptionmaterial.TheBOFsweredividedintofourclassedwithdifferentsizes;namedAslag(<2mm),Bslag(0.149〜2mm),Cslag(<0.149mm),andDslag(0.42-2mm).ThebasicpropertiesofBOFwereanalyzedwithBETandSEM/EDS.Batchexperime

7、ntswereearnedontoexaminethekineticandadsorptionbehaviorsunderdifferentacidandalkaliconditionsandthedegreeofwatercontacttime・Theseexperimentswereobservedthechangeofthephosphorusadsorptivecapacity,pHvalueandconductivityofthemixturesolution.Finally,withrealriverwaterthecolumnleac

8、hingtestswereconductedtoinvestigatethephosphorousadsorptionun