两种高盐溶液的深度除氟除磷研究

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高盐体系中污染物浓度高、成分复杂,其中氟、磷等污染物存在形式多样,进一步增大了高盐体系中氟、磷的去除难度。本文选择含氟电池级硫酸锰溶液及云南某地高氟高磷废水两个高盐体系,开展硫酸锰溶液中除氟及低浓度氟硼酸盐、次磷酸盐及亚磷酸盐去除工艺研究,对于探索高盐溶液中以经济的手段深度除氟除磷有重要意义。论文主要研究内容及结果如下:(1)以硫酸锰质量分数20%的模拟含氟硫酸锰溶液为研究对象,采用硫酸锆混凝以及自制的水合氧化锆吸附两段法,进行了硫酸锰溶液的深度除氟以及吸附机制研究。1)在混凝阶段,硫酸锰溶液中起始氟浓度分别为100和500 mg/L时,控制混凝p H值为4.0,温度25℃,静置5 min,按照锆与氟物质的量之比为2(n(Zr/F)=2)添加硫酸锆混凝,滤液残留氟浓度均低于10 mg/L,锰损失率分别为0.53%和5.30%,可见高氟浓度采用混凝法直接深度除氟,锰损失过大。2)在吸附阶段,溶液的起始氟浓度为50 mg/L,自制水合氧化锆吸附剂采用沉淀法合成,在p H=4.0,吸附剂添加量2 g/L,吸附温度20℃,吸附时间6 h的吸附条件下,硫酸锰溶液中残留氟浓度为8.54 mg/L,吸附后溶液中无锆残留。水合氧化锆对氟的吸附符合准二级动力学模型;吸附等温线与Freundlich等温线拟合较好,35℃水合氧化锆对氟离子最大理论吸附容量达77.64 mg/g。氟离子在水合氧化锆上的吸附属于自发、吸热且熵增过程。傅里叶变换红外光谱(FT-IR)及X射线光电子能谱(XPS)结果表明,氟离子主要通过与水合氧化锆上羟基发生离子交换而去除。(2)针对云南某地高氟高磷废水中可能存在的BF4-及次、亚磷酸盐,以氟硼酸盐模拟废水、次磷酸盐或亚磷酸盐模拟废水为对象,分别按照聚合氯化铝(PAC)分解-混凝除氟、次氯酸钙氧化-沉淀除磷的思路开展研究。1)氟硼酸盐模拟废水中BF4-起始浓度为2.05mmol/L(即氟浓度为155.78 mg/L),分解p H=4.0,25℃下按照8.74 g/L的PAC添加量分解10 h,BF4-分解率达99.86%;调节分解后的溶液p H值为7.0继续混凝除氟,滤液残留氟浓度0.76 mg/L。2)分别处理起始磷浓度10 mg/L(以总磷计)的次磷酸盐和亚磷酸盐模拟废水。在p H=3.0,25℃,次磷酸盐和亚磷酸盐模拟废水的次氯酸钙添加量分别为300 mg/L和150 mg/L,氧化时间分别为8 h和4 h条件下,调节氧化后溶液p H值至11.0,滤液总磷浓度均低于0.1 mg/L。上述工艺条件可将总磷浓度1 mg/L的次磷酸盐和亚磷酸盐模拟废水总磷处理至0.1 mg/L以下。3)针对云南某地高氟高磷实际废水(氟化物浓度1480.52 mg/L,总磷浓度1497.15 mg/L,电导率62.54 m S/cm),按照Ca(Cl O)2氧化处理后加入Ca O初步除磷除氟、继续添加Ca O深度除磷、添加PAC深度除氟的小试处理流程,出水总磷浓度为0.1 mg/L,氟浓度为0.45 mg/L,满足《地表水环境质量标准》中氟化物浓度≤1mg/L,总磷浓度≤0.1 mg/L的要求。图36幅,表13个,参考文献148篇
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