锌冶炼高铁含砷废水净化及制备铁锌复盐絮凝剂研究
发布时间：2020-05-08 16:56
【摘要】：论文以内蒙古某锌湿法冶炼厂废水为研究对象,采用分步还原法对废水进行了净化并对净化机制进行了研究,研发了净化后的废水制备聚硫酸铁锌复盐絮凝剂(PFSZ)的工艺,通过单因素条件试验和响应面试验设计方法考察了不同反应条件对制备PFSZ絮凝性能的影响。构建了PFSZ中铁、锌的金属量平衡模型,得到了产品中铁、锌分布来源规律。参照GB-14591-2016标准,检验了PFSZ的各项指标;利用SEM、XRD、FT-IR等对PFSZ进行了.分析,得到了PFSZ的分子式。研究了PFSZ对造纸厂废水的试验效果,对比了与同类市售产品PFS的性能差异,为锌冶炼高铁含砷废水净化及制备PFSZ提供理论基础和实际应用价值。针对内蒙古某锌冶炼厂废水TFe、Zn2+、SO42-含量高,同时含有一定量Cu2+、As3+、Cd2+杂质的特点。采用一段还原法与分步还原法对锌冶炼高铁含砷废水进行了净化,分步还原法较一段还原法可大幅降低药剂成本,净化最佳试验条件为:先添加铁粉反应0.5 h、再添加锌粉反应1h,铁粉、锌粉添加量分别为0.7%(m/v)、0.4%(m/v),反应温度40℃,搅拌速度800 r/min。此条件下,As3+、Cu2+、Cd2+脱除率均可达99.99%。净化后溶液TFe、Zn2+、S042-浓度分别为33.52 g/L、9.57 g/L、92.62 g/L。标准还原电极电动势与Ksp理论为净化反应发生的理论基础。研发了一种净化后的废水制备PFSZ的工艺,由于高岭土模拟废水浊度较高,通过考察PFSZ对高岭土模拟废水的除浊效果来衡量产品的性能优劣。通过单因素条件试验和响应面法优化试验,获得最佳工艺条件为:pH值为2.0、H202作为氧化剂、添加量5%(v/v)、S0427[Zn+Fe]在1.35、温度60℃、固化时间2h,此条件下制得的PFSZ对高岭土模拟废水除浊率可达98.94%。各因素影响高岭土除浊率的大小顺序为:氧化剂的添加量反应pH值SO427[Zn+Fe]比值。构建了PFSZ中铁、锌的金属量平衡模型,得到了产品中铁、锌分布规律。PFSZ中铁金属量41.5%、锌金属量54.74%来源于废水,12.02%、39.53%分别来源于净化工艺阶段溶解的铁粉与锌粉。净化工艺中铁、锌金属量平衡的相对误差分别为1.20%、0.94%,制备工艺阶段铁、锌金属量平衡相对误差为1.32%、1.99%,整体工艺铁、锌金属量平衡相对误差分别为4.54%、6.08%,误差在允许范围内。PFSZ的各项指标均符合GB-14591-2016质量标准,属于合格产品,可用于工业用水、污水及污泥的治理,但未达到一等品要求,不能用于生活饮用水处理。PFSZ颗粒呈非球形,官能团主要为-OH、Fe-OH、Fe-O、Zn-O等,分子式为[(Fe,Zn)(OH)n(SO4)3-n/2]。PFSZ对造纸厂废水絮凝效果较好,废水pH值6.0、絮凝剂用量200 mg/L、温度45℃条件下絮凝效果最佳,COD脱除率及除浊率分别可达65.0%、95.2%。PFSZ对造纸厂废水絮凝效果优于市售的PFS,这是由于PFSZ中的Fe3+与Zn2+产生了协同作用,絮凝能力要优于单一的絮凝剂。
【图文】：
同时含有数百毫克升的Ａｓ３＋、Ｃｕ２＋、Ｚｎ２＋、Ｃｄ２＋等重金属离子［２］。砷为类金属，毒性逡逑极强，在水中存在有机态和无机态两种形态。砷的形态主要与水中的ｐＨ值、Ｅｈ值、逡逑温度、共存离子、有机质种类、浓度及悬浮颗粒的组成成分和数量等有关［３，４］。图１．１逡逑所示为国家统计局预测的２０１６年一２０３０年我国废水处理量情况。若锌冶炼高铁含砷逡逑废水不加处理直接排放，对环境及人体健康均危害极大，废水中的Ｃｕ２＋、Ａｓ３＋、Ｃｄ２＋逡逑等重金属离子进入土壤被植物吸收通过食物链影响人体健康。因此，，对锌冶炼高铁含逡逑砷重金属废水处理刻不容缓［５］。逡逑７００逦■■■处理量（亿吨）逦吨处理费用（元）逦３（）逡逑５８１逡逑６００邋－邋５２７邋逦逦２邋５逡逑４９２邋５００逡逑５００邋－逦４４５逡逑４２７邋４１0邋３９３邋３７７逦ｆ邋２邋０逡逑４００邋？逦３６２邋３４８邋３３４邋３２０邋0ｎ７逡逑３０７邋２９５邋２９５邋２９５邋２９５邋２９５邋２９５逦１．５逡逑ｉｎｉｉｉｉｉｉｉｉｉｉｉｉ；；逡逑ｉ逦ｉ逦ｉ逦ｉ逦ｉ逦ｉ逦ｉｉ逦ｉｉ逦ｉ逦ｉ逦ｉ逦Ｉ逦ｉ逦ｉ逦Ｉ逦Ｉ逦ｉ逦ｉｉ逡逑－ｋｒｏＣＡ３－ｕｏｉＣ７）＇＞Ｊ00ｃＤ0－＾ｒｏ0ｊ４＾ａｉａ）－ｓｊ0ｏｃ￡＞ｏ逡逑ｍｍｎｉｍｒｎｍｍｆＴｉｍｎｉｍｍｒＴｉｒｎｒｎ逡逑图１．１逦２０１６—２０３０年我国废水处理量预测逡逑１．２锌冶炼氋铁含砷废水的处理研宄现状逡逑Q兦埃恳绷陡咛橹亟鹗舴纤拇矸椒ㄖ饕ㄖ泻头ā⒘蚧锍恋矸ā㈠义侠胱咏换环ā⑻刍乖ā⑸锓ǖ龋郏叮罚荨Ｖ泻头üひ瞪嫌τ媒衔惴海砗蟛义仙姆显隙
本文编号：2654928
【图文】：
同时含有数百毫克升的Ａｓ３＋、Ｃｕ２＋、Ｚｎ２＋、Ｃｄ２＋等重金属离子［２］。砷为类金属，毒性逡逑极强，在水中存在有机态和无机态两种形态。砷的形态主要与水中的ｐＨ值、Ｅｈ值、逡逑温度、共存离子、有机质种类、浓度及悬浮颗粒的组成成分和数量等有关［３，４］。图１．１逡逑所示为国家统计局预测的２０１６年一２０３０年我国废水处理量情况。若锌冶炼高铁含砷逡逑废水不加处理直接排放，对环境及人体健康均危害极大，废水中的Ｃｕ２＋、Ａｓ３＋、Ｃｄ２＋逡逑等重金属离子进入土壤被植物吸收通过食物链影响人体健康。因此，，对锌冶炼高铁含逡逑砷重金属废水处理刻不容缓［５］。逡逑７００逦■■■处理量（亿吨）逦吨处理费用（元）逦３（）逡逑５８１逡逑６００邋－邋５２７邋逦逦２邋５逡逑４９２邋５００逡逑５００邋－逦４４５逡逑４２７邋４１0邋３９３邋３７７逦ｆ邋２邋０逡逑４００邋？逦３６２邋３４８邋３３４邋３２０邋0ｎ７逡逑３０７邋２９５邋２９５邋２９５邋２９５邋２９５邋２９５逦１．５逡逑ｉｎｉｉｉｉｉｉｉｉｉｉｉｉ；；逡逑ｉ逦ｉ逦ｉ逦ｉ逦ｉ逦ｉ逦ｉｉ逦ｉｉ逦ｉ逦ｉ逦ｉ逦Ｉ逦ｉ逦ｉ逦Ｉ逦Ｉ逦ｉ逦ｉｉ逡逑－ｋｒｏＣＡ３－ｕｏｉＣ７）＇＞Ｊ00ｃＤ0－＾ｒｏ0ｊ４＾ａｉａ）－ｓｊ0ｏｃ￡＞ｏ逡逑ｍｍｎｉｍｒｎｍｍｆＴｉｍｎｉｍｍｒＴｉｒｎｒｎ逡逑图１．１逦２０１６—２０３０年我国废水处理量预测逡逑１．２锌冶炼氋铁含砷废水的处理研宄现状逡逑Q兦埃恳绷陡咛橹亟鹗舴纤拇矸椒ㄖ饕ㄖ泻头ā⒘蚧锍恋矸ā㈠义侠胱咏换环ā⑻刍乖ā⑸锓ǖ龋郏叮罚荨Ｖ泻头üひ瞪嫌τ媒衔惴海砗蟛义仙姆显隙
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