本文關(guān)鍵詞：強酸性高砷廢液凈化回用及沉砷機理研究

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【摘要】：針對強酸性高含砷廢液,目前常用的處理方法會產(chǎn)生大量的低品位含砷廢渣,經(jīng)處理后的濾液無法利用只能外排,不但造成砷和酸的大量浪費,還會對環(huán)境造成污染隱患。為獲得較好的除砷效果,實現(xiàn)酸的回用及砷的回收,本研究選用硫化氫作為除砷藥劑,通過靜態(tài)實驗,考察了反應(yīng)壓力、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間、硫酸濃度及初始砷濃度等因素對強酸性高含砷廢液中砷(V)的去除效果影響;同時采用石英砂為濾料進行上向流過濾實驗,考察了石英砂上向流過濾對硫化氫除砷反應(yīng)后懸濁液的固液分離效果及濾池的運行穩(wěn)定性;最后將實驗結(jié)果進行分析擬合,探討硫化氫沉砷機理。通過研究,獲得以下主要的結(jié)論和認識:(1)當反應(yīng)壓力為0.22 Mpa、反應(yīng)溫度為45°С、反應(yīng)時間為30 min、溶液硫酸濃度在2~20%范圍內(nèi)時,砷的去除效果均在98.1%以上,且溶液中初始砷含量越高,經(jīng)處理后溶液中剩余砷濃度越低,初始砷濃度為0.5 g/L時,處理后砷的含量為9.1mg/L,當廢液中初始砷濃度為10 g/L時,處理后砷的含量為2.1 mg/L。(2)選用石英砂作為上向流過濾濾料,使用濾料粒徑為0.71~1.60 mm,濾層厚度大于等于120 cm,L/d大于1100時,可獲得較高的濾速及較低的水頭損失,且當濾速為12.1 m/h時,處理及運行效果最佳,出水水質(zhì)可達1 NTU以下,運行周期達12h,能夠獲得較高的周期產(chǎn)水量。濾池截污作用主要集中在下部90 cm的濾層中,而上部30 cm范圍內(nèi)截污量少,主要起到保護出水水質(zhì)的作用。(3)強酸性溶液中砷主要以砷酸(H3As O4)形式存在,與硫化氫的反應(yīng)產(chǎn)物為As2S5。當反應(yīng)溫度為25和50°С時,溶液砷濃度對數(shù)與反應(yīng)時間存在線性關(guān)系,線性回歸分析相關(guān)系數(shù)R2分別為0.993和0.980,相關(guān)性較好;當溫度為75°С時,溶液中硫化氫溶解度降低,反應(yīng)速率受到S2-濃度的限制,線性回歸分析相關(guān)系數(shù)R2為0.722,線性相關(guān)性較差。在不考慮溫度對硫化氫溶解度的影響下,認為該化學沉淀反應(yīng)為一級反應(yīng)。(4)在初始砷濃度較高(大于等于0.5 g/L)的條件下,顆粒的生長過程以團聚為主,溶液中硫酸濃度越高越利于顆粒團聚的發(fā)生,從而形成密實的大粒徑顆粒,溶液中Cd2+、Mn2+和Cu2+的存在有利于沉淀顆粒間的團聚,但Cu2+濃度增大不利于顆粒間團聚的發(fā)生,Zn2+的存在不利于顆粒間團聚的發(fā)生。溶液中存在Cd2+、Mn2+、Cu2+和Zn2+時,沉淀產(chǎn)物中未發(fā)現(xiàn)或含有極少量上述元素,即采用硫化氫作為藥劑除砷具有較好的選擇性,廢渣含砷品位高,有利于砷的回收。
【關(guān)鍵詞】：高砷廢液 硫化氫 凈化回用 上向流過濾 沉砷機理
【學位授予單位】：東華理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：X758
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-12
• 符號與說明12-13
• 1 緒論13-27
• 1.1 選題來源與研究意義13
• 1.1.1 選題來源13
• 1.1.2 研究意義13
• 1.2 環(huán)境中砷的來源及危害13-16
• 1.2.1 環(huán)境中砷的來源及形態(tài)13-15
• 1.2.2 砷的毒理作用及危害15-16
• 1.3 強酸性含砷廢液的來源、特點和危害16
• 1.4 酸性含砷廢液處理方法綜述16-20
• 1.4.1 化學沉淀法16-18
• 1.4.2 物理吸附法18-19
• 1.4.3 生物法19
• 1.4.4 含砷廢渣處理現(xiàn)狀19-20
• 1.5 上向流過濾技術(shù)概述20-22
• 1.5.1 過濾機理21
• 1.5.2 過濾技術(shù)在水處理中的應(yīng)用21-22
• 1.6 反應(yīng)沉淀(結(jié)晶)概述22-24
• 1.6.1 成核過程22-23
• 1.6.2 晶體生長機理23
• 1.6.3 團聚過程23-24
• 1.6.4 破裂過程24
• 1.7 研究內(nèi)容及基本思路24-25
• 1.7.1 研究內(nèi)容24-25
• 1.7.2 技術(shù)路線25
• 1.8 論文創(chuàng)新點25-27
• 2 硫化氫凈化除砷效果研究27-37
• 2.1 概述27
• 2.2 實驗部分27-32
• 2.2.1 實驗材料27-28
• 2.2.2 實驗儀器28
• 2.2.3 原子熒光法測定砷的濃度28-30
• 2.2.4 實驗方案30-32
• 2.3 結(jié)果與討論32-35
• 2.3.1 反應(yīng)壓力對除砷效果的影響32-33
• 2.3.2 反應(yīng)溫度對除砷效果的影響33
• 2.3.3 反應(yīng)時間對除砷效果的影響33-34
• 2.3.4 硫酸濃度對除砷效果的影響34-35
• 2.3.5 廢液初始砷濃度對除砷效果的影響35
• 2.4 本章小結(jié)35-37
• 3 石英砂過濾工藝研究37-47
• 3.1 概述37
• 3.2 實驗部分37-39
• 3.2.1 實驗材料37
• 3.2.2 實驗儀器與裝置37-38
• 3.2.3 石英砂濾料粒徑的選擇38
• 3.2.4 上向流濾池過濾實驗方案38-39
• 3.3 結(jié)果與討論39-45
• 3.3.1 上向流過濾的影響因素39-41
• 3.3.2 上向流過濾實驗結(jié)果分析41-45
• 3.4 本章小結(jié)45-47
• 4 硫化氫凈化沉砷機理研究47-61
• 4.1 概述47
• 4.2 實驗材料與儀器47
• 4.3 實驗方案47-48
• 4.4 理論模型48-49
• 4.4.1 成核生長表達式48-49
• 4.4.2 團聚與破裂表達式49
• 4.5 結(jié)果與討論49-59
• 4.5.1 化學反應(yīng)原理及反應(yīng)動力學分析49-52
• 4.5.2 沉淀形成過程分析52-53
• 4.5.3 沉淀產(chǎn)物PSD變化53-59
• 4.6 本章小結(jié)59-61
• 5 結(jié)論與展望61-63
• 5.1 結(jié)論61-62
• 5.2 展望62-63
• 致謝63-65
• 參考文獻65-67

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本文編號：698622