强化硫酸亚铁混凝去除印染废水中锑污染研究

摘要

近年来，印染行业锑(Sb)污染问题被广泛关注。含锑化合物作为纺织原材料生产常用催化剂，会在印染过程释放进入水体，危害环境及人体健康。因此，开发经济高效的印染废水除锑技术具有重要意义。本研究针对印染废水高浓度锑污染现状，以硫酸亚铁混凝剂为基础，进行了强化混凝除锑工艺的研究。一方面，探究氢氧化钙强化硫酸亚铁混凝除锑的效能及机理;另一方面，研究高锰酸钾氧化硫酸亚铁原位产生的新生态铁锰对废水中锑的强化混凝去除效果及机制。主要研究结果如下: 1、通过对钙强化混凝除锑工艺参数优化，确定其最佳参数为:终pH为6，投加量是75mg·L-1(以Fe计)。此时，对2000μg·L-1锑废水去除率为96.24％。共存物质对钙强化混凝的影响研究表明，pH=6和pH=8条件下，助凝剂PAM、Cl-、活性染料和分散染料对钙强化混凝除锑几乎没有影响，但PAM具有加速沉淀效果;硫酸盐在一定程度上降低了锑去除率;磷酸盐的存在会明显抑制除锑效果。 2、通过单纯硫酸亚铁混凝和预制水解产物吸附除锑的对比实验及SEM、FTIR、XPS等表征手段的分析，结果表明硫酸亚铁混凝除锑主要以吸附作用为主，且锑与水解产物表面的羟基发生内层络合;钙强化硫酸亚铁混凝除锑的原因包括:钙离子使碱性条件下水解产物表面正电荷增加，使带负电的锑酸根离子更易吸附到铁（氢）氧化物表面;碱性条件下钙离子与水解产物可能生成了FeO-Ca-OSb三元络合物，除锑更加高效稳定。 3、针对新生态铁锰强化混凝除锑工艺，确定其最优参数为:终pH=6，Mn、Fe投加量分别为4.91mg·L-1（以Mn计）和20mg·L-1(以Fe计)，慢搅时长为10min，此时锑去除率为95.40％。实验发现，高浓度PAM和染料不会明显降低锑去除率;硫酸盐、磷酸盐对锑去除抑制明显;而碱性条件下Ca(OH)2会促进新生态铁锰除锑。 4、实验对比发现，新生态铁锰（KMnO4-FeSO4）较单独的MnO2、Fe2+、Fe3+、陈化铁锰(KMnO4-Fe2(SO4)3)以及新生态铁(H2O2-FeSO4)混凝除锑具有更强的除锑效果，证明了硫酸亚铁和高锰酸钾反应生成的新生态铁和新生态锰具有较好的协同除锑效果;在pH=5和6时，新生态铁锰除锑的吸附作用贡献占比分别为96.19％和98.56％，锑几乎全部由吸附作用去除，在中性及碱性范围内，有一定共沉淀作用贡献;新生态铁锰水解产物的表面基团和组分分析结果表明锑是通过与铁锰氧化物表面的羟基结合实现去除的。

目录

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致谢

摘要

第一章绪论

1．1引言

1．2印染废水中锑的来源及危害

1．2．1锑的来源

1．2．2锑的性质

1．2．3锑的危害

1．3锑污染治理技术

1．3．1吸附法

1．3．2电化学法

1．3．3离子交换法

1．3．4膜处理法

1．3．5生物法

1．3．6混凝沉淀法

1．4铁盐混凝剂在除锑方面的应用

1．5强化混凝方法

1．6研究目标和内容

1．6．1研究目标

1．6．2研究内容

第二章材料与方法

2．1实验仪器与试剂

2．1．1实验仪器

2．1．2实验试剂

2．1．3试剂的配制

2．2实验及分析方法

2．2．1常规混凝试验

2．2．2共存物质影响实验

2．2．3固体样品的制备

2．2．4锑浓度测定

2．2．5铁、锰浓度测定

2．2．6不同价态铁离子浓度测定

第三章钙强化硫酸亚铁混凝除Sb(Ⅴ)效能研究

3．1引言

3．3不同Fe投加量对钙强化硫酸亚铁混凝除Sb(Ⅴ)的影响

3．4助凝剂PAM对钙强化硫酸亚混凝铁除Sb(Ⅴ)的影响

3．5共存阴离子对钙强化硫酸亚混凝铁除Sb(Ⅴ)的影响

3．5．1氯离子的影响

3．5．2硫酸盐的影响

3．5．3磷酸盐的影响

3．6染料对钙强化硫酸亚混凝铁除Sb(Ⅴ)的影响

3．7小结

第四章钙强化硫酸亚铁混凝除Sb(Ⅴ)机理探究

4．1引言

4．2硫酸亚铁除锑作用机理分析

4．2．2混凝沉淀和预制水解沉淀物吸附除Sb(Ⅴ)的对比

4．2．3水解产物表面基团研究

4．2．4水解产物表面组分分析

4．3氢氧化钙强化除锑机理探讨

4．3．1氢氧化钙对Sb(Ⅴ)的去除

4．3．2钙离子对硫酸亚铁水解产物Zeta电位影响

4．3．3水解产物的SEM和EDS分析

4．3．4有无钙离子存在下的FTIR分析

4．4小结

第五章新生态铁锰强化混凝除Sb(Ⅴ)效能研究

5．1引言

5．3 Fe投加量对新生态铁锰除Sb(Ⅴ)的影响

5．4高锰酸钾／亚铁比例对新生态铁锰除Sb(Ⅴ)的影响

5．5絮凝时间对新生态铁锰除Sb(Ⅴ)的影响

5．6助凝剂PAM对新生态铁锰除Sb(Ⅴ)的影响

5．7共存阴离子对新生态铁锰除Sb(Ⅴ)的影响

5．7．1氯离子的影响

5．7．2硫酸盐的影响

5．7．3磷酸盐的影响

5．8染料对新生态铁锰除Sb(Ⅴ)的影响

5．9氢氧化钙对新生态铁锰除锑的影响

5．10小结

第六章新生态铁锰强化混凝除Sb(Ⅴ)机理探讨

6．1引言

6．2．2陈化铁锰和新生态铁锰除Sb(Ⅴ)的对比

6．2．3不同氧化剂对Sbm去除效果的影响

6．3新生态铁锰混凝和预制水解沉淀物吸附除Sb(Ⅴ)的对比

6．4水解产物表面基团研究

6．5水解产物表面组分分析

6．6小结

第七章结论与展望

7．1结论

7．2展望

参考文献

个人简历