有色金屬礦山行業(yè)是我國(guó)工業(yè)廢水排放量最大的行業(yè),有色金屬選礦廢水排放量大,污染物含量高且種類(lèi)復(fù)雜,直接排放會(huì)對(duì)礦區(qū)周邊環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重危害,如何合理處理選礦廢水是有色金屬礦山行業(yè)亟需解決的問(wèn)題。吸附法是一種應(yīng)用廣泛的水處理方法,目前應(yīng)用的吸附劑有活性炭、樹(shù)脂等,但這些吸附劑普遍存在成本高,吸附后脫附困難,脫附有機(jī)污染物轉(zhuǎn)移,多次吸脫附回收使用后吸附效果變差等問(wèn)題,工業(yè)化較難實(shí)現(xiàn)。因此,尋求一種新型綠色高效的廉價(jià)吸附劑顯得十分必要。本文以廉價(jià)易得的某工業(yè)副產(chǎn)品作為吸附劑,即CP吸附劑,利用其對(duì)選礦廢水進(jìn)行吸附處理,以苯甲羥肟酸、乙硫氮和油酸鈉三種選礦浮選藥劑為特征污染物,探討吸附機(jī)理。利用不同改性處理方法制備不同性質(zhì)CP吸附劑,并表征改性對(duì)CP吸附劑表面結(jié)構(gòu)及表面物理化學(xué)性質(zhì)的影響,重點(diǎn)研究CP吸附劑吸附選礦廢水污染物的吸附等溫線(xiàn)、吸附速率控制過(guò)程及熱力學(xué)函數(shù)計(jì)算等問(wèn)題。CP吸附劑投加量、吸附時(shí)間、吸附劑粒度、pH等均會(huì)對(duì)吸附效果產(chǎn)生一定影響,投加量越大、吸附時(shí)間越長(zhǎng)、吸附劑粒度越細(xì),吸附效果越好,粒度-0.074mm吸附劑投加量為20 mg/L,恒溫密封振蕩吸附時(shí)間30 min,溫度298 K,振蕩速度150 r/min,未調(diào)節(jié)pH,此時(shí)振蕩處理后選礦廢水COD值為150.14 mg/L,去除率45.46%。酸改性對(duì)CP吸附劑有明顯的洗孔擴(kuò)容作用,CP-HNO_3和CP-H_2SO_4比表面積增至15.745 m~2/g和15.433 m~2/g;此外堿改性的CP吸附劑比酸改性具有更大的比表面積,達(dá)到17.764m~2/g。酸改性使CP吸附劑表面礦物發(fā)生溶解,使得其疏水表面更多得暴露出來(lái),提供了更多的活性位點(diǎn),同時(shí)酸改性造成CP吸附劑表面酸性基團(tuán)含量增加,增加了其對(duì)極性有機(jī)污染物的吸附作用,而堿改性則會(huì)中和吸附劑表面的酸性基團(tuán),不利于對(duì)極性物質(zhì)的吸附。改性后的CP吸附劑對(duì)苯甲羥肟酸、乙硫氮和油酸鈉三種選礦廢水污染物吸附效果顯著提升。四種CP吸附劑對(duì)苯甲羥肟酸、乙硫氮和油酸鈉的吸附行為均比較符合Freundlich模型,說(shuō)明其吸附行為是以表層為主的多層吸附。此外,對(duì)于三種污染物,CP-H_2SO_4吸附效果最好,苯甲羥肟酸、乙硫氮和油酸鈉最大吸附容量分別為4.77 mg/g、9.24 mg/g、2.26 mg/g。CP吸附劑對(duì)苯甲羥肟酸、乙硫氮和油酸鈉三種選礦廢水污染物的吸附均較好的符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型。吸附速率的控制步驟同時(shí)包含外部液膜擴(kuò)散、表面擴(kuò)散以及顆粒內(nèi)部擴(kuò)散過(guò)程,但以表面擴(kuò)散為主導(dǎo)作用。CP吸附劑吸附苯甲羥肟酸的活化能在15-35 kJ/mol間;吸附乙硫氮活化能在20-45 kJ/mol間;吸附油酸鈉活化能在20-33 kJ/mol間,選礦廢水污染物在CP吸附劑表面的吸附以物理吸附作用為主,反應(yīng)活化能較小,吸附比較容易進(jìn)行。熱力學(xué)函數(shù)計(jì)算,苯甲羥肟酸、乙硫氮和油酸鈉的△G~0都是正值,這表明CP吸附劑對(duì)選礦廢水污染物的吸附過(guò)程是熱力學(xué)非自發(fā)的,且對(duì)三種污染物來(lái)說(shuō),隨著溫度的增加,△G~0逐漸增加,△H~0為負(fù)值,說(shuō)明是均為放熱反應(yīng),而△S~0為負(fù)值,說(shuō)明三種選礦廢水污染物在CP吸附劑表面的吸附是一個(gè)熱力學(xué)混亂程度減少的過(guò)程。利用改性CP吸附劑處理實(shí)際選礦廢水,試驗(yàn)結(jié)果與改性CP吸附劑處理模擬選礦污染廢水結(jié)果相吻合,改性能夠明顯增強(qiáng)CP吸附劑對(duì)選礦廢水的吸附效果,并且酸處理的改性CP吸附劑對(duì)實(shí)際選礦廢水的吸附效果更好,處理后的COD值為105.58 mg/L,去除率為61.65%。
【學(xué)位單位】：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類(lèi)】：O647.3;X753
【部分圖文】：

廠(chǎng)碎礦和選礦過(guò)程中，外排的廢水統(tǒng)稱(chēng)為選礦廢水，所以選礦工藝中排除的廢水，還包括一定的地面沖洗水、冷卻水等等分組成[7-10]：用水，洗礦過(guò)程中產(chǎn)生的廢水，這類(lèi)廢水含有大量的礦石顆物含量高，但是一般來(lái)說(shuō)經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的自然沉降后該類(lèi)廢水都水呈酸性時(shí)，廢水中會(huì)溶解有大量重金屬離子。用水，主要是礦石在進(jìn)行破碎、篩分、中轉(zhuǎn)以及除塵等過(guò)程中類(lèi)廢水也具有具體懸浮物高的特點(diǎn)。經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的沉降后一般藝當(dāng)中。冷卻水，這類(lèi)廢水主要是來(lái)自于對(duì)設(shè)備的維護(hù)過(guò)程中。廢水一是循環(huán)利用率很高，冷卻后可以直接回用到原工中。用水，此類(lèi)水主要來(lái)自于礦石的浮選過(guò)程中，主要包括精礦水等。這類(lèi)廢水成分最為復(fù)雜，含有較多的有毒有害物質(zhì)，直標(biāo)產(chǎn)生很大影響，直接排放則對(duì)礦區(qū)周邊生態(tài)環(huán)境帶來(lái)嚴(yán)重選礦廢水的主要來(lái)源。

構(gòu)特性包括吸附劑的比表面積、微孔體積和結(jié)構(gòu)、孔徑分布，物理吸附。物理吸附是指：當(dāng)吸附質(zhì)分子遠(yuǎn)小于、小于或約等徑時(shí)，吸附質(zhì)分子進(jìn)入吸附劑表面的孔內(nèi)，從而達(dá)到吸附去除的劑的比表面積、孔徑分布等物理性質(zhì)對(duì)其吸附能力有很大的影是影響吸附容量的主要因素，這是因?yàn)榉肿雍Y的作用，當(dāng)尺寸不能進(jìn)入孔直徑比其小的孔內(nèi)，孔徑與吸附質(zhì)分子的關(guān)系及吸質(zhì)分子大于孔直徑時(shí)，會(huì)因?yàn)榉肿雍Y的作用，分子將無(wú)法進(jìn)入的作用；質(zhì)分子約等于孔直徑時(shí)，即孔直徑與分子直徑相當(dāng)，碳質(zhì)吸附強(qiáng)，但它僅適用于極低濃度下的吸附，因此工業(yè)應(yīng)用前景不大質(zhì)分子小于孔直徑時(shí)，在孔內(nèi)會(huì)發(fā)生毛細(xì)凝聚作用，吸附量大質(zhì)分子遠(yuǎn)小于孔直徑時(shí)，吸附質(zhì)分子雖然易發(fā)生吸附，但也較附速度很快，而且低濃度下的吸附量小。

20圖 3-1 柿竹園東波選廠(chǎng)鎢、螢石段選礦工藝流程圖Figure 3-1 Shizhuyuan multi metal processing flow chart
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2894537