电吸附处理提金含氰废水的研究

发布时间：2017-10-09 14:43

  本文关键词：电吸附处理提金含氰废水的研究

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【摘要】：本文采用陕北榆林孙家岔低变质粉煤和煤直接液化残渣作为原料,通过炭化及HNO_3活化改性制备新型煤基电极材料,并将其应用于电吸附处理提金含氰废水的过程中,深入探讨了电吸附过程中总氰、铜、硫氰根等离子的去除规律及反应机理。煤基电极材料的性能测定主要研究了炭化终温、时间和HNO_3活化浓度、活化时间、活化温度等因素对电极比电容、吸附容量的影响,煤基电极材料采用氮气吸脱附、循环伏安及交流阻抗测试等方法进行分析表征。研究表明,当炭化温度为800℃、炭化时间90min、HNO_3浓度40%、活化时间8h、活化温度25℃时,煤基电极材料的比表面积为325m~2/g,总孔容积为0.162cm~3/g,平均孔径为1.899nm,阻抗为3.67?,质量比电容为120.576F/g。在2.0V电压下电吸附5h后,沉淀后液中总氰、铜、锌及硫氰根的离子去除率分别达到75.17%、88.48%、29.51%及47.57%。电吸附实验深入探讨了外加电压、pH对废水处理过程及结果的影响。研究表明,外加电压对电吸附过程的影响显著,外加电压越大,离子的去除率越大。未通电时,过程只发生吸附反应;电压低于0.4V,过程发生电吸附反应;电压在0.5V~2.0V间,过程发生电吸附与离子富集沉淀;电压超过2.0V时,过程发生离子富集沉淀和电解沉积。氰化废水pH不同,电吸附过程产生的沉淀不同。当废水的pH值在8.96以上时,过程中会产生Cu_2[Fe(CN)_6]和Zn(OH)_2沉淀,pH降至8.5以下,废水中产生大量的CuSCN沉淀,废水中Cu和SCN-的离子浓度大幅降低。动力学研究表明,废水中总氰与总Cu的电吸附行为符合二级动力学模型,平衡吸附量分别为13.73mg/g和2.45mg/g,速率常数分别为k=9.71×10~(-5)g·mg~(-1)·min~(-1)和k=2.10×10~(-5)g·mg~(1)·min~(-1),表明其吸附速率较慢。热力学研究表明,废水中总氰与总Cu的电吸附行为符合Freundlich等温模型,热力学参数ΔGo0、ΔHo0、ΔSo0,表明该电吸附过程是放热的、自发的、吸附液从无序状态到有序状态的转变。
【关键词】：氰化废水 煤基电极材料 电吸附 外加电压
【学位授予单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X758
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 1 文献综述10-24
• 1.1 氰化废水概述10-12
• 1.1.1 氰化废水来源及特点10
• 1.1.2 含氰废水的主要组成10-11
• 1.1.3 含氰废水的主要处理方法11-12
• 1.2 电吸附水处理技术及研究进展12-17
• 1.2.1 电吸附水处理技术原理12-13
• 1.2.2 电吸附技术特点13
• 1.2.3 电吸附的影响因素13-16
• 1.2.4 电吸附工艺应用实践及应用现状16-17
• 1.3 煤基电极材料介绍17-22
• 1.3.1 煤基电极材料概述17
• 1.3.2 电极材料的分类及应用17-19
• 1.3.3 煤基电极材料的结构性质及应用19-22
• 1.4 本论文的工作22-24
• 1.4.1 背景及意义22
• 1.4.2 主要研究内容22-24
• 2 实验程序24-30
• 2.1 原料24
• 2.2 实验设备与仪器24-25
• 2.3 实验步骤25-27
• 2.3.1 煤基电极材料制备条件对其电化学性能的影响实验25-26
• 2.3.2 电吸附实验26-27
• 2.4 分析表征方法27-30
• 2.4.1 电化学性能测定27
• 2.4.2 离子去除率计算27-28
• 2.4.3 离子浓度分析测定28
• 2.4.4 比表面积（BET）和孔径分布28-29
• 2.4.5 SEM-EDS、XRD分析29-30
• 3 煤基电极材料的电化学性能及吸附性能30-42
• 3.1 炭化工艺对电化学性能的影响30-32
• 3.1.1 炭化时间30-31
• 3.1.2 炭化终温31-32
• 3.2 硝酸改性对电化学性能与吸附性能的影响32-41
• 3.2.1 HNO_3浓度33-37
• 3.2.2 活化时间37-39
• 3.2.3 活化温度39-41
• 3.3 本章小结41-42
• 4 电吸附法处理提金氰化废水实验研究42-68
• 4.1 电吸附CNT与总Cu的动力学、热力学研究42-52
• 4.1.1 吸附动力学模型42-43
• 4.1.2 电吸附动力学分析43-47
• 4.1.3 吸附热力学模型47-48
• 4.1.4 电吸附热力学分析48-52
• 4.2 外加电压的影响研究52-61
• 4.2.1 煤基电极材料循环伏安曲线的测定52-53
• 4.2.2 外加电压对电吸附过程的影响53-55
• 4.2.3 电吸附过程的现象分析55
• 4.2.4 pH的变化影响55-56
• 4.2.5 阳极板的SEM-EDS分析56-58
• 4.2.6 不同外加电压电吸附机理分析58-61
• 4.3 电吸附过程对溶液pH的影响研究61-66
• 4.3.1 电吸附过程中溶液离子分析61
• 4.3.2 电吸附过程的现象分析61-62
• 4.3.3 XRD分析62-63
• 4.3.4 电吸附过程对pH的变化影响63-64
• 4.3.5 溶液pH与离子浓度的关系64-66
• 4.4 本章小结66-68
• 5 结论68-70
• 参考文献70-76
• 附录 研究生学习阶段发表论文及其他成果76-78
• 致谢78

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本文编号：1000767