菱铁矿和还原鲕状赤铁矿处理胭脂红染料废水

发布时间：2020-05-25 19:13

【摘要】：我国矿产资源丰富,但一些低品位,选别级别差的矿物资源利用受到制约,利用率低,造成了严重的资源浪费。把低品位矿物资源加工成为环境工程材料是一个重要的研究方向。本文以菱铁矿和鲕状赤铁矿为研究对象,在X射线衍射(XRD)、X射线荧光光谱(XRF)、场发射扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FITR)、X射线光电子能谱分析(XPS)等表征分析基础上,探究了低品位菱铁矿作为固体铁源在类芬顿反应中的效能,氢还原鲕状赤铁矿处理胭脂红染料废水中的性能及其作用机理。在菱铁矿催化过氧化氢降解胭脂红染料实验中探究菱铁矿的作用以及对胭脂红染料废水的去除机理。实验分别探究了菱铁矿的粒径、H_2O_2和Fe~(2+)的比值、初始pH值、反应时间和反应温度对降解效果的影响,并对降解机理和反应动力学进行了讨论。实研究结果表明:在菱铁矿/H_2O_2体系中,菱铁矿的粒径对降解效果没有太大影响,在pH=3,H_2O_2/Fe~(2+)=6时,色度去除率可达到99.97%,对总有机碳(TOC)的去除率可达到80.61%,反应级数为1.04,速率常数为10.15min~(-1)。实验探究了菱铁矿在热酸性条件下缓释Fe~(2+)对菱铁矿/H_2O_2体系的意义,结果显示它可以持续地提供催化剂Fe~(2+)。实验用菱铁矿循环8次在同样条件下降解胭脂红,脱色效果几乎没有受到影响,均可达到99%以上的色度去除率,说明菱铁矿在废水处理工艺中的可循环性和在环境治理中的潜力。氢气还原鲕状赤铁矿制备零价铁(ZVI)应用于降解胭脂红染料废水中并表征ZVI反应前后的微观结构特性,考察了所制备ZVI净化染料废水效果的影响因素,包括溶液pH、固液比、反应时间、温度等,监控反应前后水溶液pH和中间产物的变化,在多种方法综合分析基础上探讨了净化机理。研究结果表明:在pH值为2.0,固液比1g/L,反应时间为1.5h时,ZVI对色度去除率可达98.9%,在反应时间为24h时,TOC去除率可达到57%。ZVI对胭脂红色度的降解既符合一级反应动力学又符合二级反应动力学;同时,ZVI对胭脂红中TOC的降解符合Freundlich模型和准二级动力学。实验结果表明,制备ZVI的方法是可行的,所制备的ZVI可用于印染废水的处理。
【图文】：

示意图,新桥矿,地质剖面,示意图

铜陵新桥矿床位于舒家店背斜与大成山背斜和圣冲向斜叠加形成的坳陷，舒家店背斜发育于下扬子褶皱带贵池-马鞍山断褶带中部位置[70]。新桥矿一个以硫为主，伴生铜、金、银、铁等多种金属的大型矿床，，其中硫铁矿石为 8711 万 t，铁矿石量 2400 万 t，硫 1.37 亿 t[71, 72]。出露地层分别为上泥盆通组(D3w)、上石炭统黄龙组(C2h)、船山组(C3c)和下二叠统栖霞组(P1q)、孤(图 2.1)。其中主要的含矿赋矿地层为上石炭统黄龙组、船山组[73]。新桥矿床的矿体按产状划分主要为似层状硫化物矿体矿体和矽卡岩型矿体[72]。其中似层状硫化物矿体发育于上泥盆五通组和石炭纪地层之间，呈层层状，规模大，平均厚度达到 21m，主要控矿构造为层间滑脱构造。层状硫矿体顶部围岩主要是船山组和栖霞组灰岩，层状硫化物矿体与围岩产状基本，受地层控制明显[73]。黄铁矿、黄铜矿和雌黄铁矿为矿体中主要金属矿物，矿物主要有菱铁矿、白云石和石英等。新桥矿床成因复杂，有沉积型矿床、浆相关的层状或似层状硫化物型矿床及热接触交代型矽卡岩型矿床和热液脉床几种说法[70]。

照片,菱铁矿,铜陵,显微镜下

致密块状构造，表面有一定风化（图2.2c）。对菱铁矿样品偏光镜下分析，菱铁矿呈高级白干涉色，半自形-他形，粒径 10-50μm，存在较弱风化，沿着颗粒缝隙发育（图 2.2d）。2.2 恩施鲕状赤铁矿矿床地质背景2.2.1 鄂西宁乡式铁矿矿床地质特征鄂西宁乡式铁矿矿床大地构造位置处于扬子板块准地台上扬子台坪八面山台褶带恩施台褶束北部[74]。受加里东运动的影响，该区域构造环境稳定，很长一段时期为陆地环境，后遭受了强烈的剥蚀夷平作用，导致中志留世晚期至中泥盆世早期的沉积地层缺失[74]。随后由于海侵推进，华南海域迅速扩大，在中、晚泥盆世该地区表现为陆表海环境，岩相稳定，总体上属于无障壁海岸沉积[75]。鄂西宁乡式铁矿赋矿地层时代为晚泥盆世，矿区内含鲕状赤铁矿的含矿层位为黄家磴组(D3h)和写经组上段(D3x2)两套地层，均属于泥盆系上统[74]。自下而上共有 4 层铁矿产出
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X791;P579

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