Sorption Properties of Slags

The aim of this work was to find if slags could be multifunction sorbents. Investigated slags were blast-furnace slag and steel making slag. The contribution is aimed at characterization of slags and their sorption properties. The characterization of slags were performed by X-ray fluorescence spectroscopy and infrared spectroscopy. It was found by infrared analysis that blast furnace slag contains mainly silicates and a small amount of carbonates. Steel making slag has lower content of silicate minerals and a higher amount of carbonates. The characterized samples of the blast furnace and steel making slags were tested as possible sorbents. The sorption experiments were carried out by batch method in aqueous medium. The selected metal cations (Cu(II) and Zn(II)) and anions (CrO4-2) were used as adsorbates. The sorption experiments were performed with standards of slags to find the best ratio for sorption of metals cations and chromates. The best ratio for sorption metals cations was 1:200 (solid:liquid) for both slags. The best ratio for sorption of chromates was 1:100 for steel making slag and 1:200 for blast-furnace slag. It was found that metal cations removing is influenced by alkalization property of slags. Maximum adsorbent amount of cooper is 0.23 mmol/g on the blast-furnace slag and 0.38 mmol/g on the steel making slag. Maximum adsorbent amount of zinc is 0.17 mmol/g on the blast-furnace slag and 0.35 mmol/g on the steel making slag. The maximum adsorbed amount of chromates for the blast-furnace slag is 15 µmol/g and for steel making slag is 89 µmol/g. The mechanism of the metal cations removing is supposed to be an adsorption combined with precipitation indicated by a high pH after sorption experiments. Slags can be possibly used for remediation of wastewater containing metal ions.

Celem pracy było sprawdzenie czy żużle mogą być wielofunkcyjnymi sorbentami. Badaniu poddano żużel wielkopiecowy oraz żużel stalowniczy. W pracy skupiono się na przygotowaniu charakterystyki żużli i ich właściwości sorpcyjnych. Przeprowadzono badania spektroskopem fluorescencji rentgenowskiej oraz spektroskopem w podczerwieni. Dzięki analizie w podczerwieni odkryto, że żużel wielkopiecowy zawiera głównie krzemiany i niewielkie ilości węglanów. Żużel stalowniczy zawiera niższą wartość krzemianów i wyższą węglanów. Opisane próbki żużli wielkopiecowych i stalowniczych zostały sprawdzone jako potencjalne sorbenty. Testy sorpcji zostały przeprowadzone metodą partii w środowisku wodnym. Wybrane kationy metali (Cu(II) oraz Zn(II) oraz aniony (CrO4-2) zostały użyte w charakterze adsorbatów. Badania sorpcji zostały przeprowadzone z zachowaniem standardów, aby znaleźć najlepszą proporcję kationów metali do chromianów dla przeprowadzenia sorpcji. Najlepszy stosunek dla sorpcji kationów metalu wyniósł 1:200 (faza stała: ciecz ) w obydwu rodzajach żużla. Najlepszy współczynnik dla sorpcji chromianów wyniósł 1:100 dla żużla stalowniczego oraz 1:200 dla żużla wielkopiecowego. Odkryto, że na eliminację kationów metalu mają wpływ właściwości alkalizujące żużli. Najwyższa wartość adsorpcji miedzi wynosi 0,23 mmola/g w przypadku żużla wielkopiecowego i 0,38 mmola/g w żużlu stalowniczym. Najwyższa wartość adsorpcji cynku wynosi 0,17 mmola/g przy żużlu wielkopiecowym i 0,35 mmola/g przy żużlu stalowniczym. Maksymalna wartość adsorpcji chromianów dla żużla wielkopiecowego wyniosła 15 µmola/g, a przy stalowniczym 89 µmola/g. Mechanizm usuwania kationów metalu powinien być połączeniem adsorpcji ze strącaniem przy wysokim pH. Wykazano, że można stosować żużle do oczyszczania wód ściekowych zawierających jony metali.