酸洗废液中重金属铅和铜的去除研究

发布时间：2020-07-12 23:49

【摘要】：近年来,随着我国建筑、汽车、电力、机械等行业的快速发展,对钢铁制品的需求量逐年增加,在钢铁制品表面涂装之前,通常采用盐酸进行酸洗除锈处理,由此产生了大量的酸洗废液,而且还会带入重金属离子。制成铁系水处理剂是酸洗废液资源化处理方法之一,但实际应用中尚未考虑重金属去除的问题。本论文对铁粉还原法、磷酸盐法、磷酸盐联同铁粉法去除酸洗废液中Pb~(2+)、Cu~(2+)的可行性进行了研究,考察了pH、反应温度、反应时间、投加量等影响因素,优化了反应条件,确定了最佳组合方案,对沉淀产物进行表征分析,初步探讨了重金属的去除机理,并研究了其他重金属离子对铁粉还原法去除Pb~(2+)、Cu~(2+)的影响。主要结论如下:(1)铁粉还原法去除Pb~(2+)时,主要影响因素是铁粉投加量,次要影响因素为初始pH值,最佳组合方案为:铁粉投加量50 g/L,初始pH值1.7,反应温度40℃,反应时间15min,该组合方案下,Pb~(2+)去除率达82.4%;铁粉还原法去除Cu~(2+)时,主要影响因素是铁粉投加量,次要影响因素为反应时间,最佳组合方案为:铁粉投加量6g/L,初始pH值0.9,反应温度30℃,反应时间6min,此时Cu~(2+)去除率达99.4%;根据沉淀产物表征分析,铁粉处理酸洗废液时,与Pb~(2+)、Cu~(2+)主要发生还原作用,沉淀产物以单质铅和单质铜为主要存在形式。(2)磷酸盐法及磷酸盐联同铁粉法均可有效去除酸洗废液中的Pb~(2+)。磷酸盐法去除Pb~(2+)时,主要影响因素是磷酸盐投加量,次要影响因素是初始pH值,最佳组合方案为:磷酸盐投加量50g/L,初始pH值1.7,反应温度为40℃,反应时间45min,该组合方案下,Pb~(2+)去除率达82.1%;磷酸盐联同铁粉法去除Pb~(2+)时,主要影响因素是m(磷酸盐):m(铁粉),次要影响因素为反应时间,最佳组合方案为:磷酸盐:铁粉为5:2(即磷酸盐投加量50 g/L、铁粉20 g/L),初始pH值0.5,反应温度40℃,反应时间15min,此时Pb~(2+)去除率达92.4%,比单独使用磷酸盐时,去除率提高10.3%;磷酸盐处理酸洗废液时,与Pb~(2+)反应,产物以磷酸铅类沉淀形式存在,主要有PbHPO_4、Pb_3(PO_4)_2以及Pb_5(PO_4)_3Cl。(3)磷酸盐法对酸洗废液中Cu~(2+)去除效果不佳,而磷酸盐联同铁粉法可以达到较好的去除效果。磷酸盐法去除Cu~(2+)时,主要影响因素是初始pH值,次要影响因素是磷酸盐投加量,最佳组合方案为:磷酸盐投加量50g/L,初始pH值1.1,反应温度50℃,反应时间30min,此时Cu~(2+)去除率达26.7%;磷酸盐联同铁粉法去除Cu~(2+)时,主要影响因素是反应时间,次要影响因素为初始pH值,最佳组合方案为:磷酸盐投加量40g/L,铁粉2g/L,初始pH值1.0,反应温度30℃,反应时间12min,此时Cu~(2+)去除率达97.4%,比单独投加磷酸盐时去除率提高70.7%;磷酸盐处理酸洗废液时,与Cu~(2+)、铁离子反应,产物以磷酸铁铜(Cu_3Fe_4(PO_4)_6)共沉淀形式存在。(4)探究其他重金属离子对铁粉还原法去除Pb~(2+)、Cu~(2+)的影响时发现,Cr~(3+)对铁粉去除Pb~(2+)基本不产生干扰,而Cu~(2+)、Ni~(2+)对铁粉去除Pb~(2+)存在抑制作用,并且随着干扰离子浓度增大,抑制作用增强,Cu~(2+)、Ni~(2+)浓度为500mg/L时,Pb~(2+)去除率分别降低16.5%、42.1%;Cr~(3+)对铁粉去除Cu~(2+)存在轻微抑制作用,并且随着干扰离子浓度增大,抑制作用逐渐增强,Cr~(3+)浓度为500mg/L时,Cu~(2+)去除率下降2.5%,Pb~(2+)、Ni~(2+)对铁粉去除Cu~(2+)基本不产生干扰。
【学位授予单位】：青岛理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X76

【参考文献】