新型无机高分子絮凝剂处理电镀废水的研究

摘要

电镀技术是一种应用较为广泛的现代加工技术，其主要是通过电解作用在基体材料表面镀上一薄层金属膜，从而提高其耐磨性、耐热性和抗腐蚀性等特性，在生活中具有较广的使用面和较强的实用性。然而，伴随着电镀技术的不断发展，人们在经济上得到巨大利益的同时，势必会带来环境污染问题。因电镀过程中产生的废水中含有的Cu2+、Ni2+等重金属离子含量高、毒性大，且具有累积性、潜伏性和生物难降解性等特点，若不采取有效的措施对这些重金属离子进行控制，而是任意排放则会对生态环境及人体健康产生极大的危害。因此，研究对重金属离子的处理技术具有重要的现实意义。絮凝法由于工艺简单、投资少，一直作为处理重金属废水的重要方法，絮凝剂是絮凝法中的主要药剂，市场上广泛销售的絮凝剂虽具有一定的效果，但网捕、桥联作用较差，对重金属离子的去除率低且絮体沉降速度慢，所以本论文旨在研制出一种高效去除重金属离子且絮凝效果良好的新型絮凝剂。
　　本论文采用空间捕获、桥联共聚的方法，以十二水硫酸铝钾、五氧化二钒、硫酸、碳酸氢钠为原料合成了一种新型无机高分子絮凝剂—聚合硫酸铝钒(PAVS)，通过研究合成条件对电镀废水中铜、镍离子去除率的影响，确定了制备PAVS的最佳条件，并对在最佳条件下合成的PAVS进行了结构和形貌表征;然后将PAVS应用于电镀含铜废水和含镍废水，研究了PAVS絮凝剂处理铜、镍废水的最佳使用条件;最后主要针对铜、镍离子去除率，色度去除率及COD去除率考察了絮凝剂PAVS对电镀铜、镍废水的絮凝效果，并与明矾（Alum）、聚合硫酸铁(PFS)和聚合硫酸铝(PAS)进行比较。研究结果具体如下:
　　(1)设计正交试验和单因素试验对PAVS的合成条件进行优化，确定了最佳物料配比为:n(KAl(SO4)2·12H2O)∶n(H2SO4)∶n(V2O5)∶n(NaHCO3)=1∶0.5∶0.8∶2.8，最佳工艺条件为:反应时间3.5h，反应温度60℃。
　　(2)将最佳合成条件下制备的PAVS进行IR、SEM及XRD表征，结果表明:PAVS具有与PAS相似的多羟基聚铝结构，是网状结构的大分子物质，有效提高了其吸附网捕作用。
　　(3)利用PAVS处理含铜废水时，在pH值为7.5，水体温度为20℃沉降时间为24min及絮凝剂投加量为3.0mL·L-1的条件下，处理效果最优;同样，对于镍废水，PAVS的最佳絮凝条件为:pH值9.0，水体温度20℃，沉降时间30min及絮凝剂投加量5.0mL·L-1。
　　(4)在絮凝剂的絮凝效果对比试验中，主要对废水中的色度、COD含量及铜、镍离子含量进行了检测分析。结果表明:用PAVS处理含铜和含镍废水时，在最佳投加量下色度去除率分别高达98.5％和98.8％，COD去除率分别为66.9％和60.5％。与Alum、PFS和PAS相比，PAVS对电镀废水中色度和COD的去除效果均优于以上三种絮凝剂，且其投加量较少，沉降性能好，说明PAVS是一种新型、高效的无机高分子絮凝剂。

目录

摘要

1 绪论

1．1 引言

1．2 水资源状况和废水排放现状

1．3 电镀废水的来源

1．4 电镀废水的危害

1．4．1 含铜废水的危害

1．4．2 含镍废水的危害

1．5 电镀废水处理技术研究现状

1．5．1 化学法

1．5．2 物理化学法

1．5．3 生物法

1．6 絮凝技术

1．6．1 絮凝作用机理

1．6．2 无机絮凝剂的现状

1．6．3 无机高分子絮凝剂的研究进展

1．7 本论文的研究目的及意义

1．8 主要研究内容

2 聚合硫酸铝钒的制备及表征

2．1 引言

2．2 药品和仪器

2．2．1 实验药品

2．2．2 实验仪器

2．3 实验原理

2．4 分析和测试方法

2．4．1 铜离子含量的测定

2．4．2 镍离子含量的测定

2．4．3 铜、镍离子去除率的计算

2．5 制备聚合硫酸铝钒的研究

2．5．1 制备PAVS的工艺流程图

2．5．3 正交试验

2．5．4 产品表征

2．6 结果与讨论

2．6．1 制备聚合硫酸铝钒反应条件的优化

2．6．2 正交试验

2．6．3 产品表征及分析

2．7 小结

3 聚合硫酸铝钒处理电镀铜、镍废水

3．1 引言

3．2 实验废水来源及水质分析

3．3 实验方法

3．4 结果与讨论

3．4．1 pH值对废水处理的影响

3．4．2 絮凝剂投加量对废水处理的影响

3．4．3 水体温度对废水处理的影响

3．4．4 沉降时间对废水处理的影响

3．5 小结

4 自制聚合硫酸铝钒与其它絮凝剂絮凝效果比较

4．1 引言

4．2 实验部分

4．2．2 实验仪器

4．2．3 实验水质分析

4．2．4 絮凝试验

4．2．5 分析及测试方法

4．3 样品性能指标

4．4 实验现象

4．5 结果与讨论

4．5．1 絮凝剂对色度去除率的研究

4．5．2 絮凝剂对COD去除率的研究

4．5．3 絮凝剂沉降性能的研究

4．6 小结

5 总结与展望

5．1 总结

5．2 创新之处

5．3 展望

致谢

参考文献

攻读硕士期间发表的学术论文目录

声明