化学沉淀—铁氧体法处理重金属离子废水的实验研究

摘要

含重金属废水对人体和环境造成的危害越来越严重,为了有效的同时去除废水中的多种重金属离子并不造成二次污染已成为当前迫在眉睫的任务。本文采用化学沉淀-铁氧体法处理含铅、锌、镉离子的重金属废水,确定化学沉淀-铁氧体法工艺的最佳操作条件。本文首先确立了影响化学沉淀-铁氧体法的工艺参数:pH值、投药比、投加量和陈化时间。并通过正交试验确定各因素对试验指标影响的主次关系,找出对试验指标的最优工艺条件。本文最后确定pH值是影响该法处理含铅、锌、镉废水的主要因素,当pH值为10时,处理效果达到最好,去除率均在95％以上。陈化时间是对该法影响最小的工艺参数。从实验结果可以看出,对三种重金属离子来讲,都是pH值在10的时候,重金属离子浓度为最小。虽然镉离子浓度理论上应该随着pH值的升高而减小,但是,根据铁氧体晶体形成的机理,铁氧体法处理重金属废水是可以通过铁氧体的包裹、夹带作用,使重金属离子进入铁氧体的晶格中形成复合铁氧体。由于锌、铅离子是两性金属,均在pH为10时达到最好处理效果,当pH值为10时,夹带镉离子进入铁氧体晶体内部,使得处理效果最优。其次本文针对化学沉淀-铁氧体法的显著特征——沉渣的有用性和无污染性,对沉渣进行了X-射线衍射分析和沉渣浸出毒性分析。从沉渣中的磁性产物的X-射线衍射图谱及尖晶石型铁氧体的标准衍射图谱对比可以看出,运用该法所得的沉淀物中的磁性部分与尖晶石型铁氧体的标准图谱非常吻合,证明所得的磁性产物具有尖晶石型铁氧体的晶体结构。对沉渣的浸出毒性分析得知,铁氧体沉渣的浸出液浓度远远低于浸出液的允许浓度化学沉淀-铁氧体法得到的沉渣是稳定的,不溶于酸、碱的晶体。

目录

摘要

ABSTRACT

1 绪论

1.1 重金属废水的来源及危害

1.1.1 重金属废水的来源

1.1.2 重金属离子的危害

1.2 重金属的排放标准

1.3 重金属废水的污染特性

1.3.1 持续时间长

1.3.2 生物富集

1.3.3 难降解

1.3.4 毒性范围

1.4 重金属废水处理原则

1.5 处理重金属废水的技术现状

1.5.1 化学法.

1.5.2 物理化学法

1.5.3 生物法

1.5.4 物理法

1.6 研究目的、内容、技术路线

1.6.1 研究目的

1.6.2 研究内容

1.6.3 技术路线

1.7 国内外现状

2 实验设计

2.1 实验目的

2.2 实验试剂及仪器

2.2.1 实验仪器

2.2.2 主要试剂

2.3 废水来源水质及实验场所

2.3.1 废水来源

2.3.2 实验场所

2.4 分析测定方法

2.4.1 对溶液中Pb~(2+)、Zn~(2+) 、Cd~(2+)离子浓度的测定

2.4.2 重金属离子的去除率

2.4.3 铁氧体的晶体结构

2.4.4 沉降性

2.4.5 铁氧体的浸出毒性

2.5 正交实验设计(ORTHOGONAL EXPERIMENTAL DESIGN)

3 铁氧体法处理重金属废水的机理

3.1 铁氧体

3.1.1 铁氧体分类

3.1.2 铁氧体的应用

3.1.3 化学共沉淀法(Chemical coprecipitation method)制备铁氧体

3.2 铁氧体法

3.2.1 铁氧体法的特点

3.2.2 铁氧体法的分类

3.2.3 铁氧体法工艺参数

3.2.4 铁氧体法工艺流程

4 实验结果及其讨论

4.1 水质分析

4.1.1 铅离子浓度分析

4.1.2 锌离子浓度分析

4.1.3 镉离子浓度分析

4.2 沉淀物分析

4.2.1 沉降性

4.2.2 X－射线衍射分析结果

4.2.3 铁氧体浸出毒性分析

4.3 本章小结

4.3.1 水质分析

4.3.2 沉淀物分析

5 现场实验

5.1 水质资料

5.1.1 工程规模

5.1.2 污染物浓度

5.2 实验仪器及设备

5.2.1 仪器

5.2.2 试剂

5.3 工艺技术方案

5.4 实验及结果分析

5.4.1 实验结果分析

5.4.2 影响因素

5.5 本章小结

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

致谢

参考文献

附录