湿式球磨搅拌活化碳酸钙处理低浓度重金属废水的研究

发布时间：2020-04-09 21:14

【摘要】：在工业飞速发展的今天,工业废水中重金属废水的排放量也与日俱增,重金属废水的不合理处理与处置不仅会造成环境的二次污染也会导致资源和能源的浪费。因此,如何降低工业废水中重金属离子浓度,在实现净水直排的同时,有效地对各种重金属分离回收和资源化再利用已成为事关我国民生与可持续发展的研究重点。针对传统化学碱沉淀法存在试剂使用量大、工艺需后中和处理、沉淀金属难以分类回收及对低浓度重金属废水处理效果差等问题,本文开展了湿式球磨搅拌活化碳酸钙(CaCO_3)处理低浓度Pb~(2+)、Cu~(2+)、Ni~(2+)重金属废水的研究。在湿式球磨搅拌过程中,通过球磨介质与CaCO_3的碰撞、挤压及剪切作用,获得CaCO_3颗粒粒径减小、表面润湿性增强、溶解度及化学活性增强等一系列物理及化学性质的变化。在此基础上,系统的探究了CaCO_3投加量、球磨时间、球液体积比、辅助剂的使用、初始浓度等不同条件下湿式球磨搅拌活化CaCO_3对Pb~(2+)、Cu~(2+)、Ni~(2+)溶液的处理效果,并通过XRD、TG-DSC、FTIR等测试分析手段对重金属沉淀物的测试分析讨论Pb~(2+)、Cu~(2+)、Ni~(2+)从溶液中沉淀分离的机理。结果表明,在CaCO_3/Pb~(2+)=1:1、球磨时间120min、球液体积比10%、转速200rpm的条件下,溶液中的Pb~(2+)形成PbCO_3从溶液中分离沉淀,在初始浓度为0.5mM时,去除率可高达99.82%,处理后溶液pH=6.51,剩余溶度为0.13mg/L达到国家排放标准;在CaCO_3/Cu~(2+)=1:1、球磨时间90min、球液体积比10%、转速200rpm的条件下,溶液中的Cu~(2+)以Cu_4(SO_4)(OH)_6·2H_2O的组成从溶液中分离沉淀,在初始浓度为1mM时,去除率可高达99.62%,处理后溶液pH=8.25,剩余溶度为0.35mg/L可直接排放;在CaCO_3/Al~(3+)/Ni~(2+)=1.5:1:1、球磨时间90min、球液体积比10%、转速200rpm的条件下,溶液中的Ni~(2+)以Ni_(14)Al_9(SO_4,CO_3)_6(OH)_(43)·7H_2O的组成从溶液中分离沉淀,在初始浓度为1mM时,去除率可高达99.79%,处理后溶液pH=7.94,剩余溶度为0.12mg/L可直接排放。综上所述,采用湿式球磨搅拌活化CaCO_3的工艺,不仅实现了CaCO_3代替Ca(OH)_2摩尔比化学沉淀低浓度重金属的目标,沉淀产物且随金属离子而变化,揭示了不同金属离子间不同的沉淀机理。此工艺不仅为多金属混合溶液的依次分离回收提供了新的思路和方法,也为碳酸钙资源的开发利用提供了新的途径。
【图文】：

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在重金属去除方面的应用将更加广泛，同时也会为重金属去除提供新的思方法。湿式球磨搅拌概述1 湿式球磨搅拌的原理湿式球磨搅拌是机械力化学的一种作用形式。机械力化学活化过程中，通过施加作用力，扰乱固体的晶体结构从而暴露或产生富含活性催化位点的新面，，施加到冲击颗粒的压力或剪切应力可以促进独特的相变或化学反应的[69]。

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表 2-2 实验仪器设备一览表le 2-2 List of experimental apparatus and e型号及规格生ME204/02梅特勒-托利多 DGX-9143B-1 上海福马实 534G 上海驰计 UVmini-1240 日本KQ-3200B 巩义市予华仪KSL-1200X 合肥科晶材 Mastersizer-2000 英国马尔文仪 Nicolet 6700 美国 ThD/MAX-ⅢA 日本 RigakuSTA449F3 德国耐驰
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X703

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