FeS在有机络合铜锡废水处理中的应用研究

摘要

论文主要研究化学法在难降解有机络合铜、锡废水处理中的应用。这类废水一般重金属浓度高，具有生物毒性，不能直接生化法处理，需探索出一种经济、适用的化学处理法，去除其中有毒的重金属。最后能从基本理论的角度分析、论证这类化学工艺，达到理论指导实践的目的。
　　 (1)本论文在前人研究的基础上，通过反复的实验研究，确定一种经济有效的化学处理方案。通过fenton氧化工艺，对废水展开深度破络，将出水进行碱沉工艺处理，可去除大部分的重金属铜、锡，然而，针对碱沉后的出水重金属铜的浓度仍较高的问题，结合前人的研究成果，经过多种方法的实验论证和比选，可知FeS沉淀转化工艺是比较经济、适用的方法，可以使最终出水达到排放标准，处理成本也较低。
　　 (2)通过实验探索出三种化学处理工艺的最佳反应条件。Fenton氧化工艺的最佳反应条件为H2O2投加量30ml/L，[Fe2+]/[H2O2]=0.3，反应pH=4，反应温度T=20℃，反应时间t=60min;碱沉工艺的最佳沉淀pH=10;FeS沉淀转化工艺的最佳反应条件为FeS投加量2.0mg/L，FeS颗粒粒径100～140目，反应pH=3.5，反应时间t=12min，反应转速150r/min。
　　 (3)对处理工艺进行优化、改良。不考虑COD去除率的情况下，适当调整[Fe2+]/[H2O2]比值对fenton氧化进行优化，将H2O2投加量从30ml/L减少到16ml/L，出水经过FeS沉淀转化反应后，铜、锡浓度仍可达到排放标准，优化后处理成本却减小了一倍多。数据表明，FeS沉淀转化工艺随着反应的进行pH会不断升高，而同等条件下，适当控制酸的投加量与方式来改良该工艺，使其溶液pH维持在3～4，处理效率明显增强。
　　 (4)对处理后出水的红外光谱展开分析，阐明Fenton氧化基理，对FeS沉淀转化反应后的底部沉渣XRD谱图进行说明，解剖其原理。同时，建立宏观反应速率的各种物理模型，从宏观与微观的角度，充分认识FeS沉淀转化工艺的反应过程，并对其进行反应动力学研究，在此基础上，推导出表观反应速率的数学公式，将宏观外界条件与具体的数学因子建立逻辑关系，最终用数学因子去解释反应现象，指导实践。

目录

摘要

1 绪论

1．1 有机络合铜、锡废水的来源和特点

1．2 有机络合铜、锡废水的危害

1．3 重金属废水的国内外处理方法介绍

1．3．1 物理法

1．3．2 经典化学法

1．3．3 高效能化学法

1．3．4 生物法

1．3．5 近代高新技术法

1．4 论文研究内容和意义

1．4．1 论文内容

1．4．2 研究意义

2 方案初探及实验准备

2．1 引言

2．2 实验分析方法

2．2．1 COD快速测定仪法

2．2．2 二乙基二硫代胺基甲酸钠分光光度法

2．2．3 苯芴酮分光光度法

2．3 实验药品

2．4 实验器材

2．5 方案实验初探与比选

2．6 结果与分析

2．7 本章小结

3 有机络合铜锡废水处理的实验研究

3．1 引言

3．2 反应装置与实施方案的制定

3．3 Fenton氧化单因素实验研究

3．3．1 确定最佳H2O2投加量

3．3．2 确定最佳Fe2+/H2O2

3．3．3 确定最佳反应pH

3．3．4 确定最佳反应温度

3．3．5 确定最佳反应时间

3．4 碱沉工艺

3．5 FeS沉淀转化工艺单因素实验探究

3．5．1 FeS投加量的影响

3．5．2 FeS反应粒径的影响

3．5．3 反应pH的影响

3．5．4 反应时间的影响

3．5．5 反应转速的影响

3．6 Fenton工艺优化研究

3．7 FeS沉淀转化工艺改良

3．8 结果与讨论

3．9 本章小结

4 工艺理论研究

4．1 引言

4．2 工艺波谱分析

4．2．1 Fenton氧化工艺红外光谱特征

4．2．2 工艺沉渣XRD谱图

4．3 Fenton氧化原理

4．3．1 Cu2+影响下的自由基氧化原理

4．3．2 共沉淀效应

4．3．3 混凝-吸附

4．4 FeS沉淀转化工艺基本原理

4．4．1 最小溶度积原理

4．4．2 共沉淀-吸附作用

4．5 FeS沉淀转化工艺反应动力学研究

4．5．1 FeS投加量对反应动力学的影响

4．5．2 pH值对反应动力学的影响

4．5．3 FeS粒径对反应动力学的影响

4．6 建立FeS沉淀转化工艺宏观反应速率的物理模型

4．6．1 三维球形壳体粒径不变的缩芯模型

4．6．2 三维球形颗粒粒径缩小的缩芯模型

4．7 FeS沉淀转化工艺宏观反应速率方程数学表达式的推导

4．7．1 三维球形壳体粒径不变缩芯模型通用速率方程

4．7．2 三维球形颗粒粒径缩小的缩芯模型通用速率方程

4．8 本章小结

5 结论

致谢

参考文献