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        金屬廢水處理工藝分析(一)

        2022-03-07  來自: 環保水圈 瀏覽次數:204

        衡美水處理為您介紹一種科學、實用的水處理技術——金屬廢水處理工藝。

        金屬廢水

        海泡石是一類具有巨大比表面積、多微孔的良好吸附劑,近年來,一直用來吸附處理各類污染物,如重金屬、有機物、各類大氣污染物等。海泡石的吸附性能由于出產地不同而有所差異,且海泡石原礦自帶有方解石、石英石等各類雜質,大大影響了海泡石的吸附性能,因此,對海泡石原礦進行改性是勢在必行的。研究表明,目前的改性方法可分為酸改性、熱改性、有機改性、光改性等,單一方法改性海泡石只能處理單一組分廢水,但是隨著工業的發展,廢水中重金屬成分日益復雜,因此,須研究一種新的方法對海泡石加以改性,使其能夠有效去除廢水中多種重金屬。

        本文采用酸、熱同時對海泡石進行聯合改性,并以Cu2+、Pb2+、Zn2+金屬廢水為目標污染物,目的是為多金屬廢水處理提供一條有效的途徑。

        一、實驗部分

        1、主要試劑和材料

        海泡石原礦由湘潭九華碳素公司提供,海泡石含量為百分之二十,其化學組成(質量百分比) : SiO2: 43.11/100; Al2O3: 9.37/100; MgO:10.15/100; H2O-: 2.23/100; CaO: 15.51/100; 鹽酸、五水硫酸銅、硝酸鉛、硝酸鋅及其他實驗試劑均為分析純; 實驗用水為一次蒸餾水。

        2、主要儀器

        氣浴恒溫振蕩器(ZD-85) ; pH (PHS-3C) ; 原子吸收分光光度計(WFX-IF2B) ; 箱式電阻爐(SX-12-16) 。

        3、改性海泡石的制備

        用不同濃度的HCl 溶液在30 ℃恒溫下浸泡海泡石不同時間,控制液固比為201,烘干,再經不同溫度焙燒4 h,研磨過80 目篩,實驗備用。

        4、靜態吸附實驗

        采用五水硫酸銅、硝酸鉛、硝酸鋅和蒸餾水配制50 mg /L Cu2+、Pb2+、Zn2+的模擬廢水,不同濃度的廢水皆由模擬廢水與蒸餾水配制,移取50mL250mL具塞錐形瓶中,調節pH值,置于恒溫氣浴恒溫器中,加入改性海泡石,按不同的實驗要求,改變實驗條件,進行振蕩吸附(120 r /min) ,反應后取上清液測定金屬濃度,并根據吸附前后溶液中的離子濃度計算吸附率:

        ф = (C0-Ci)/C0

        式中:ф——吸附率,

        C0、Ci——吸附始、末金屬離子的濃度,mg/L

        二、結果與討論

        1、酸濃度對Cu2+、Pb2+、Zn2+去除效果的影響

        分別采用0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0 mol /L 濃度的HCl對海泡石進行酸改性,再進行熱改性。在吸附時間120 min,離子初始濃度50 mg /L,改性海泡石投加量4 g /L,pH 7.0,溫度35 ℃條件下,考察不同酸濃度對改性海泡石吸附效果的影響,結果如圖1所示。

        金屬廢水

        1 酸濃度對Cu2+、Pb2+、Zn2+去除效果的影響

        由圖可知,酸濃度對海泡石的吸附性能影響較大,當酸濃度從0.4 mol /L 升高至0.9 mol /L 時,改性海泡石對金屬離子的吸附能力也隨之變大,當酸濃度為0.9 mol /L 時,吸附量大。這是因為低濃度酸活化在保持海泡石的結晶結構形態不變的前提下,可去除海泡石礦的共生雜質方解石,也可使其骨架鎂逐步脫除,進而打通海泡石的孔道,因此吸附性能得以提高,且隨著酸濃度的增加,海泡石被酸活化的效果越好,但是當酸濃度過高時,過多的骨架鎂脫除過多,容易引起孔道坍塌,從而導致海泡石的吸附性能轉而降低。

        2、酸活化時間對Cu2+、Pb2+、Zn2+去除效果的影響

        采用0.9 mol /L HCl 對海泡石進行10、13、17、20、24、29、36、43 h 不同時間酸改性,再進行熱改性。在吸附時間120 min,pH 7.0,離子初始濃度50 mg /L,改性海泡石投加量4 g /L,溫度35 ℃條件下,考察不同酸活化時間對改性海泡石吸附效果的影響,結果如圖2 所示。

        由圖2 可知,改性海泡石對金屬離子的吸附性能隨著酸活化時間的增加而增強,當活化時間為29 h 時,改性海泡石對金屬離子的吸附性能達到上限值,Cu2+、Pb2+、Zn2+的去除率分別為83.4/100、80.9/100、78.8/100,在這之后改性海泡石的吸附性能有所下降,這可能是因為酸活化時間過長而使海泡石結晶基本結構遭到破壞,導致吸附能力下降。


        金屬廢水

        2 酸活化時間對Cu2+、Pb2+、Zn2+去除效果的影響

        3、焙燒溫度對Cu2+、Pb2+、Zn2+去除效果的影響

        采用200、300、400、450、500 ℃不同焙燒溫度對已經過酸活化的海泡石進行熱改性。在吸附時間120 min,離子初始濃度50 mg /L,改性海泡石投加量4 g /L,pH 7.0,溫度35 ℃條件下,考察不同焙燒溫度對改性海泡石吸附效果的影響,結果如圖3 所示。

        金屬廢水


        3 焙燒溫度對Cu2+、Pb2+、Zn2+去除效果的影響

        由圖3 可知,隨著焙燒溫度的變大,改性海泡石對金屬離子的吸附率也逐漸加大,當焙燒溫度為450 ℃時,吸附率達到上限值,之后又轉而降低。這是因為海泡石在低溫處理階段內部的吸附水(包括纖維間吸附水和孔道內沸石水) 被消除,在黏土中形成新的活性面,使Si-OH 基轉變成Si-O 四面體結構,從而擴大了晶體中的通道,且結構格架不變,比表面積增加,表面活性提高,吸附能力增強。當溫度高于450 ℃時,海泡石結晶產生折疊作用,造成表面積減小,更高的溫度會使纖維粘結和緊縮,孔道的孔徑減小,致使比表面積降低,吸附能力隨之下降。

        關鍵詞: 金屬廢水   工藝分析   衡美   水處理  

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