树脂吸附法深度处理有色金属开采矿井水技术研究

摘要

为满足有色金属开采矿井水回用与提标排放（有综合污水排放一级标准提高的为地表水Ⅲ类标准）的要求，采用树脂材料吸附法进行深度处理技术研究，实验选用D401、D402、D404、D405、D001、HZ401等多种树脂吸附处理含Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)的废水，其中大孔型螯合树脂材料D402去除效果最佳。D402分别吸附单一含Pb(Ⅱ)1.160mg/L或Cd(Ⅱ)0.340mg/L的模拟水样，在pH=6.0，温度298K条件下，以16.8m/h的流速通过内径Φ=39mm有效填充高度h=450mm的树脂吸附柱连续出水，去除率分为98.63％和98.75％，出水Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)含量小于地表水Ⅲ类标准，对应单周期产水能力为6000BV和2000BV，并对共存Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)混合水样在相同条件下吸附处理，单周期综合达标产水能力为1900BV。
　　 D201树脂在酸性饱和FeCl3溶液中浸泡、NaOH固载、酒精淋洗、烘箱热处理后，得到的D201-Fe树脂基纳米复合材料对As(Ⅲ)的吸附处理效果显著提高，原水含As(Ⅲ)0.308mg/L，在同样的运行条件下运行，吸附率达99.98％，单周期产水能力6300BV。D402材料吸附Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)以及D201-Fe吸附As(Ⅲ)的过程中，影响吸附效果和材料有效吸附容量的影响因素依次为pH值＞停留时间（通过流速）＞其他干扰离子，特别是自然水体中Mg2+、Ca2+、S042+、Mg2+、Cl-等共存离子对D402、D201-Fe吸附效果影响很小。失效后的D402材料采用由1∶12(v/v)盐酸和3％(w/v)氢氧化钠组成的酸-碱二阶段再生4个周期后对Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)的吸附量分别为原树脂的85.28％、93.83％;失效后的D201-Fe经3％氢氧化钠再生四个周期后对As(Ⅲ)的最大吸附量为原树脂的89.60％。
　　 采用D402和D201-Fe两段吸附工艺，以处理量为200m3/h的某有色开采矿井水工程为例进行投资估算，工程总投资共计1038万元;运行费用为0.698元/m3;该工程投资成本的回收期约为2年，具有较高的经济效益、社会效益以及环境效益。

目录

声明

摘要

前言

第1章 绪论

1．1 研究背景

1．1．1 有色金属开采矿井水水质特点

1．1．2 铅、镉及砷类物质的危害

1．1．3 铅、镉及砷类物质处理技术方法

1．1．4 铅、镉及砷类物质处理技术发展趋势

1．2 树脂材料吸附重金属的技术研究

1．2．1 树脂的基本性能

1．2．2 树脂选取

1．3 树脂纳米复合材料研究概况

1．3．1 树脂复合纳米材料

1．3．2 纳米无机颗粒的选取

1．3．3 吸附机理

1．3．4 吸附效果的影响因素

1．3．5 材料的再生

1．4 研究的目标、内容及技术路线

第2章 树脂基纳米复合吸附材料的制备

2．1 树脂基纳米复合材料的制备

2．1．1 实验仪器及材料

2．1．2 树脂基材料的选择

2．1．3 各种型号树脂电镜和X射线能谱分析

2．2 阴树脂基纳米复合材料的制备

第3章 阳离子吸附材料对铅、镉的吸附研究

3．1 实验部分

3．1．1 试剂与主要仪器

3．1．2 实验方法

3．1．3 分析方法及标准曲线

3．2 单一组分吸附实验

3．2．1 Pb(Ⅱ)吸附实验

3．2．2 Cd(Ⅱ)吸附实验

3．3 D402吸附影晌因素分析

3．3．1 D402树脂等温平衡吸附实验

3．3．2 pH对D402吸附的影响

3．3．3 硬度对D402吸附的影响

3．3．4 过流速度对D402吸附的影响

3．3．5 停留时间对D402吸附的影响

3．3．6 吸附柱体形系数对D402吸附的影响

3．4 Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)双组分模拟现场实验

3．5 D402的再生

3．6 本章小结

第4章 阴离子树脂对砷的吸附研究

4．1 实验部分

4．1．1 试剂与主要仪器

4．1．2 实验方法

4．1．3 分析方法及标准曲线

4．2 实验安排与结果分析

4．2．1 As(Ⅲ)静态吸附实验

4．2．2 As(Ⅲ)动态吸附实验

4．3 D201-Fe吸附影响因素分析

4．3．1 pH对D201-Fe的影响

4．3．2 硬度离子对D201-Fe的影响

4．3．3 过流速度对D201-Fe的影响

4．4 D201-Fe的再生

4．5 本章小结

第5章 经济性分析

5．1 工程概算

5．1．1 工程简介

5．1．2 工艺流程

5．1．3 工程投资

5．1．4 运行成本

5．1．5 技术经济分析

5．2 预期效益分析

5．2．1 经济效益分析

5．2．2 社会效益分析

5．2．3 环境效益分析

第6章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

致谢

参考文献

作者简介