超声对Fe（OH）、MnO·xHO和CuS胶体颗粒沉降过程的影响研究

摘要

以超声强化Fe(OH)3、MnO2.xH2O和CuS胶体颗粒的沉降过程为研究系统，分别采用了中和沉淀法将Fe3+制备为Fe(OH)3胶体级沉淀颗粒，H2O2氧化后再加氨水中和将Mn2+制备为MnO2·xH2O胶体级沉淀颗粒，硫化物沉淀法将Cu2+制备为CuS胶体级沉淀颗粒系统，分别探讨了超声作用对三种胶体颗粒体系沉降过程的影响。l超声对Fe(OH)3胶体颗粒沉降过程的影响采用了中和沉淀法使溶液中的Fe3+生成Fe(OH)3胶体级沉淀颗粒以除去溶液中的Fe3+。分别研究了不同超声作用时间、功率、频率、不同操作温度下超声对Fe(OH)3胶体沉降过程的沉降速率、固体颗粒去除率的影响。通过紫外可见分光光度法测定了沉降过程中样品上清液中Fe3+的吸光度，并测定了相应的Fe3+去除率，用TEM对Fe(OH)3颗粒的形貌进行了表征。研究结果表明，超声能够强化Fe(OH)3胶体颗粒的沉降过程，超声作用能够提高Fe(OH)3颗粒沉降过程中的沉降速率和胶体颗粒去除率，但并不能增大Fe3+的最终去除率。在操作温度、功率、频率分别为40℃、80W和24kHz时，超声作用时间从5min增大至15min，Fe(OH)3胶体颗粒沉降过程的沉降速率呈增大趋势，当作用时间增至20min后，超声对颗粒沉降的强化程度减小；在操作温度和超声作用时间分别为40℃、15min，超声功率由40W增大到60W时，Fe(OH)3胶体颗粒沉降过程的沉降速率增大，当功率增大至80、100W时，超声对颗粒沉降的强化程度减小；超声频率由24kHz增加到78kHz时，超声对颗粒沉降的强化程度呈减小趋势；不同操作温度下超声对Fe(OH)3的沉降速率和胶体颗粒去除率影响不明显；超声条件下颗粒粒径较静止条件下大且凝聚状态好。2超声对MnO2xH2O胶体颗粒沉降过程的影响采用了H2O2氧化再加氨水中和沉淀的方法使溶液中的Mn2+生成MnO2.xH2O胶体级沉淀颗粒以除去溶液中的Mn2+。分别探讨了不同超声作用时间、功率、频率、不同操作温度下超声对沉降过程的沉降速率、固体颗粒去除率的影响。采用了火焰原子吸收分光光度法测定了样品上清液中Mn2+的吸光度值，并测定了相应的Mn2+去除率，用TEM对样品中的固体颗粒的形貌进行了表征。研究结果表明，超声对体系中MnO2.xH2O颗粒的沉降过程有强化作用，超声作用能够提高颗粒在沉降过程中的沉降速率、颗粒去除率，但并不能增大Mn2+的最终去除率。在操作温度、功率、频率分别为40℃、80W和24kHz时，超声作用时间从1min增大至4min，沉降过程的沉降速率呈增大趋势，当作用时间增至8min后，超声对颗粒沉降的强化程度减小；在操作温度和超声作用时间分别为40℃、4min，超声功率由40W增大到80W时，MnO2.xH2O沉降过程的沉降速率呈增大趋势，当功率增至100W时，超声对颗粒沉降的强化程度减小；超声频率由24kHz增加到78kHz时，超声对颗粒沉降的强化程度呈减小趋势；不同操作温度下超声对MnO2.xH2O的沉降速率和胶体颗粒去除率影响不明显：超声条件下颗粒较静止状态下的凝聚状态好。3超声对CuS胶体颗粒沉降过程的影响采用了硫化物沉淀法使溶液中的cu2+生成CuS胶体级沉淀颗粒以除去溶液中的Cu2+。分别研究了不同超声作用时间、功率、频率、不同操作温度下超声对CuS胶体颗粒沉降过程的沉降速率、固体颗粒去除率的影响。采用了紫外可见分光光度法测定了样品上清液中Cu2+的吸光度值，并测定了相应的Cu2+去除率，用TEM对CuS颗粒形貌进行了表征。研究结果表明，超声对CuS胶体颗粒的沉降过程具有强化作用，超声作用能够提高CuS胶体颗粒沉降过程中的沉降速率、胶体颗粒去除率，但并不能增大Cu2+的最终去除率。在操作温度、功率、频率分别为40℃、80W和24kHz，超声作用时间从1min增大至5min时，CuS胶体颗粒沉降过程的沉降速率增大，当作用时间增至10、20min后，超声对颗粒沉降的强化程度呈减小趋势；在操作温度和超声作用时间分别为40℃、5min，超声功率由40W增大到80W时，沉降过程的沉降速率呈增大趋势，当功率增大至100W时，超声对颗粒沉降强化程度减小；超声频率由24kHz增加到78kHz时，超声对颗粒沉降的强化程度呈减小趋势；不同操作温度下超声对CuS的沉降速率和胶体颗粒去除率影响不明显：超声条件下颗粒较静止状态下的凝聚状态好。

目录

声明

摘要

1绪论

1.1金属杂质离子去除的重要性

1.2改进溶液中小颗粒凝聚沉降的方法

1.2.1使用絮凝剂

1.2.2 改进沉降设备

1.2.3强化颗粒沉降的新型方法

1.3超声强化颗粒沉降的特点

1.4超声强化颗粒凝聚沉降过程的研究进展

1.5本文的研究内容和意义

2理论部分

2.1固体小颗粒在静止流体中的沉降

2.2超声强化颗粒凝聚沉降的机理

3超声对Fe(OH3）胶体颗粒沉降过程的影响研究

3.1引言

3.2实验部分

3.2.1实验仪器和药品

3.2.2实验步骤

3.2.3数据处理

3.3结果与讨论

3.3.1超声作用时间对Fe(OH)3胶体颗粒沉降过程的影响

3.3.2超声功率对Fe(OH)3胶体颗粒沉降过程的影响

3.3.3超声频率对Fe(OH)3胶体颗粒沉降过程的影响

3.3.4不同操作温度下超声对Fe(OH)3胶体颗粒沉降过程的影响

3.3.5超声对Fe(OH)3颗粒形貌的影响

3.4小结

4超声对MnO2·xH2O胶体颗粒沉降过程的影响研究

4.1引言

4.2实验部分

4.2.1实验仪器和药品

4.2.2实验步骤

4.2.3数据处理

4.3结果与讨论

4.3.1超声作用时间对MnO2·xH2O胶体颗粒沉降过程的影响

4.3.2超声功率对MnO2·xH2O胶体颗粒沉降过程的影响

4.3.3超声频率对MnO2·xH2O胶体颗粒沉降过程的影响

4.3.4不同操作温度下超声对MnO2·xH2O胶体颗粒沉降过程的影响

4.3.5超声对MnO2·xH2O形貌的影响

4.4小结

5超声对CuS胶体颗粒沉降过程的影响研究

5.1引言

5.2实验部分

5.2.1实验仪器和药品

5.2.2实验步骤

5.2.3数据处理

5.3结果与讨论

5.3.1超声作用时间对CuS胶体颗粒沉降过程的影响

5.3.2超声频率对CuS胶体颗粒沉降过程的影响

5.3.3超声功率对CuS胶体颗粒沉降过程的影响

5.3.4不同操作温度下超声对CuS胶体颗粒沉降过程的影响

5.3.5超声对CuS颗粒形貌的影响

5.4小结

6结论

7参考文献

硕士期间发表的论文

致谢