粉煤灰微珠的硫酸改性及铅锌选矿废水吸附研究

发布时间：2020-08-18 12:07

【摘要】：本文尝试将硫酸改性粉煤灰微珠应用于选矿废水治理,实现“以废治废”。首先对粉煤灰微珠进行了硫酸改性试验研究,考察了其酸改性活化机制;进而对铅锌选矿模拟废水开展了吸附研究,考察了废水中残留选矿药剂和重金属离子的吸附特性,从热力学和动力学角度揭示了其吸附机理;最后对矿山实际废水开展吸附和废水回用试验研究,论证了该固体吸附剂应用于矿山选矿废水治理的可行性。研究结果表明:(1)粉煤灰微珠经过硫酸改性后吸附性能大幅度提高,对丁基黄药的去除率从46.82%提高到95.00%。通过测定酸化前后粉煤灰微珠的粒径分布、比表面积、微观形貌、晶体结构、表面官能团、表面Zeta电位等参数的变化,表明粉煤灰微珠表面活性的提高(Zeta电位从-1.7976 mV提高到-15.5387 mV),是吸附性能提高的主要原因;酸腐蚀提高了表面粗糙度,使比表面积从2.11 m~2/g提高到2.55m~2/g,对吸附性能的促进作用有限。(2)硫酸改性粉煤灰微珠对铅锌选矿四种有机药剂呈现出完全不同的吸附特性。热力学结果表明:对丁基黄药的吸附属于单层吸附,符合Langmuir吸附等温方程式;对腐植酸钠、乙硫氮、BK-906药剂吸附过程可用Freundich吸附等温式来描述,其吸附能力大小为腐植酸钠乙硫氮BK-906;动力学结果表明:改性粉煤灰微珠对有机药剂的吸附速率为丁基黄药BK-906、腐植酸钠乙硫氮。(3)对Pb~(2+)、Zn~(2+)的吸附试验表明,碱性条件有利于重金属离子的去除。对于初始浓度为700μg/L的Pb~(2+)、Zn~(2+)离子单一模拟废水,改性粉煤灰微珠在pH=9,吸附时间为3h,投加量为7g/L的条件下,Pb~(2+)、Zn~(2+)的去除率分别为50%、40%。(4)硫酸改性粉煤灰微珠对铅锌选矿实际废水有很好的的吸附效果:在pH值为9,投加量为10g/L,吸附时间为3h时,硫酸改性粉煤灰微珠对铅锌选矿实际废水中Pb~(2+)、Zn~(2+)离子的去除率在60%左右,但对Cu~(2+)去除率较低,只有20%,可能和其浓度较低有关;对有机成分的去除率可达90%,解决了目前采用的混凝沉降方法对有机残留物去除能力较差的问题。(5)吸附后的废水回用有效提高了精矿的品位,降低了铅锌的互含:回水直接回用,铅精矿和锌精矿品位分别为23.15%和47.86%;而经吸附后回用,指标分别提高到32.00%和50.7%,同时,锌精矿中所含杂质降到0.44%。本文的创新处点:(1)有效阐明了硫酸改性粉煤灰微珠的活化机理:主要来源于改性过程中硫酸对表面Si-O-Al玻璃体的溶解,激活了Si、Al等活性点,而通过增加比表面积来提高吸附性能的贡献率相对很小。(2)对铅锌选矿实际废水的吸附试验表明,硫酸改性粉煤灰微珠可以有效去除废水中的有机成分(去除率90%),但对不同有机药剂呈现出完全不同的吸附特性和吸附机理。
【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】：2018
【分类号】：TQ424;X753
【图文】：

西安建筑科技大学硕士学位论文1 绪论煤灰微珠的理化性能及综合利用煤灰作为火力发电厂产生的工业固废。是由研磨成一定细度的煤粉在锅 1100~1500℃的高温悬浮燃烧产生的。原煤中含有的不燃粘土矿物发生熔融等变化，在表面张力的作用下形成细小的液滴，在排出炉外时，经成粒径不同的微细球形颗粒[1-9]。煤粉燃烧及粉煤灰形成过程，如图 1.

图 3.2 原状粉煤灰微珠 SEM 图及对应的能谱分析图（2）硫酸改性粉煤灰微珠 SEM/EDX图 3.3 硫酸改性粉煤灰微珠 SEM 图及对应的能谱分析图图 3.2 是原状粉煤灰微珠的形貌对应及能谱图，图 3.3 是经硫酸改性后粉煤灰微珠的形貌以及能谱图。由图 3.2 和图 3.3 的 SEM 图可知，经硫酸改性后表面由

图 3.3 硫酸改性粉煤灰微珠 SEM 图及对应的能谱分析图图 3.2 是原状粉煤灰微珠的形貌对应及能谱图，图 3.3 是经硫酸改性后粉煤灰微珠的形貌以及能谱图。由图 3.2 和图 3.3 的 SEM 图可知，经硫酸改性后表面由光滑致密变得粗糙、表面凹凸不平，并且出现了很多空洞。硫酸改性前后 EDX 图可知，改性后 Fe、Ca 元素的相对含量较改性前有所下降，而 Si 和 Al 的比例却有所增加。经酸处理后表面变的更加粗糙，且去除了粉煤灰内部的部分杂质（Fe、Ca、Al 元素），提高了硅铝物质的量比例[47]。3.3 粉煤灰微珠的比表面积及孔径分布为了研究硫酸改性前后粉煤灰微珠比表面积和孔径变化，采用 N2-BET 法对粉煤灰微珠的比表面积和孔径进行测定。改性前后粉煤灰微珠 N2吸附-脱附等温曲线，如图 3.4 所示。

【参考文献】

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本文编号：2796198