机械力活化蛇纹石用于沉淀分离废水中重金属离子的研究

摘要

蛇纹石是一类典型含水富镁层状硅酸盐矿物的总称，在自然界中一般与一些金属矿相伴生，常作为脉石矿物被弃置，既浪费蛇纹石资源，也对环境产生严重的影响。蛇纹石具有层状硅酸盐矿物对重金属离子的吸附性能，将蛇纹石作为重金属离子污染处理剂，不仅使蛇纹石和重金属离子得到二次资源利用，同时也减少其对环境的污染。文中主要对蛇纹石进行机械力化学球磨活化，提高与重金属离子的反应能力，并研究机械力对蛇纹石的活化机理。主要内容如下： 蛇纹石机械球磨活化。正交实验分析表明在蛇纹石机械球磨活化过程中主要的影响因素为球磨转速，转速的提升为体系活化提供更多的能量，促进活化的进行；机械力球磨活化蛇纹石过程中，开始阶段球磨活化产生的影响主要为蛇纹石物理性质的变化，体现在粒度的减小和比表面积的增大，使其具有一定的活性，当粒度减少达到极限，机械力球磨活化的主要影响也从物理变化过渡到化学反应，从单纯的粒度减小到结构的破坏并导致进一步的化学反应等，也提高了与其他成分的化学反应活性。 活化后蛇纹石在单一重金属溶液中的应用。实验中分别进行了用量、转速、初始浓度等单因素实验。结果表明：蛇纹石原料对镍和铜的溶液处理效果不明显，只有很弱的吸附程度，而通过机械力化学球磨活化后，其活化样品与镍离子、铜离子分别形成非晶氢氧化镍、碱式硫酸铜沉淀，因此显著提高了其沉降固定能力，600rpm活化后的样品对镍和铜的固定能力分别达到226.04mg/g、538.84mg/g。 活化后蛇纹石在锌镉分离中的应用。实验中分别进行了温度、转速、用量、初始浓度等单因素实验。结果表明蛇纹石原料在锌镉混合溶液中基本没有分离效果，而球磨活化后，比如600rpm活化后样品在90℃条件下与锌离子反应生成羟硫硅锌石沉淀，与镉离子没有反应，处理锌镉混合溶液后其锌离子残留量仅剩7.41%，镉离子则仍有92.55%，达到显著的分离效果。 文中从处理工艺上着手，用机械力化学活化蛇纹石，处理工艺简单，高效经济，具有工艺可行性，而且能达到混合金属离子的有效分离，对蛇纹石矿物及重金属离子的二次资源利用具有重要意义。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 研究目的及意义

1.2 蛇纹石性质及研究现状

1.2.1 蛇纹石晶体结构

1.2.2 蛇纹石资源概况

1.2.3 蛇纹石综合利用现状

1.3 重金属废水危害及处理方法

1.3.1 重金属来源及危害

1.3.2 重金属处理方法

1.4 机械力化学概述

1.4.1 机械力化学原理

1.4.2 机械力化学设备

1.4.3 机械力化学应用

1.5研究内容及技术路线

1.5.1 研究内容

1.5.2 研究技术路线

第2章 试样、药剂与研究方法

2.1 原料来源与试样制备

2.2 实验药剂与设备仪器

2.3 研究方法

2.3.1 实验方法

2.3.2 分析方法

第3章 机械力活化蛇纹石

3.1 试样性质

3.2 机械活化蛇纹石正交实验分析

3.3 蛇纹石机械活化作用机理

3.3.1 转速对机械活化后蛇纹石的Mg2+溶出量及pH值的影响

3.3.2 XRD分析

3.3.3 TG-DSC分析

3.3.4 FTIR分析

3.3.5 SEM形貌分析

3.4 小结

第4章 机械活化后蛇纹石在单一金属溶液中的应用

4.1 机械活化后蛇纹石在单一镍溶液中的应用

4.1.1 机械活化蛇纹石样品处理镍离子单因素实验

4.1.2 机械活化后蛇纹石去除镍离子反应机理

4.2 机械活化后蛇纹石在单一铜溶液中的应用

4.2.1 机械活化后蛇纹石样品处理铜离子单因素实验

4.2.2 机械活化后蛇纹石去除铜离子反应机理

4.3 机械活化蛇纹石在混合重金属溶液中的应用

4.4 小结

第5章 机械活化后蛇纹石在锌镉分离中的应用

5.1 锌镉分离单因素实验

5.1.1 温度对锌镉分离的影响

5.1.2 转速对锌镉分离的影响

5.1.3 机械活化后蛇纹石用量对锌镉分离的影响

5.1.4 不同形式的盐对锌镉分离的影响

5.2 机械活化后蛇纹石对锌镉分离的机理分析

5.2.1 锌镉分离前后pH值及Mg2+溶出量的变化

5.2.2 XRD分析

5.2.3 FTIR分析

5.2.4 SEM形貌分析

5.3 小结

第6章 结论与创新点

6.1 结论

6.2 创新点

展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间主要研究成果