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高岭土生产过程中产生大量的酸性废水,且在其生产过程存在较大的分质用水空间,如将酸性废水处理后进行回用,既能减少环境污染,又能降低生产成本。本研究以高岭土选矿酸性废水为研究对象,先采用石灰对高岭土酸性废水进行中和处理,然后采用“诱导结晶-絮凝沉淀”新工艺对中和除渣后的废水进行脱钙处理,得到最优工艺参数,并开展了CaCO3和CaSO4共沉淀过程的研究工作。结果如下:1.CaCO3和CaSO4共沉淀过程:(1)随着硫酸根离子浓度的增加,钙离子的平衡浓度也增加,当硫酸根离子浓度达到50%~80%时,影响接近平稳。(2)随着温度的升高,钙离子和硫酸根离子的平衡浓度均减小,即达到平衡时,c(Ca2+)602+℃>c(Ca)70℃>c(Ca2+)80℃,c(SO42-)60℃>c(SO42-)70℃>c(SO42-)80℃。(3)随着温度的升高,不同溶液中的硫酸钙的溶度积均减小,且随着硫酸根离子比例的增加,硫酸钙的溶度积也随之增大。单种沉淀物的溶度积已经不适应于共沉淀过程。(4)纯碳酸钙沉淀晶体呈乳白色粉末状,纯硫酸钙沉淀晶体成透明针状,在两者的混合溶液中几乎用肉眼看不到针状晶体。采用扫描电镜对各晶体进行表征分析发现,纯碳酸钙晶体为六角形结构,纯硫酸钙晶体为针形状结构,而当两种溶液混合时,六角形的晶体长在针形状晶体上。2.高岭土酸性废水中和、脱钙处理:(1)可采用石灰对高岭土酸性废水进行中和、除铁处理,最佳反应条件是:pH值控制在9~12之间;搅拌时间为15min;沉淀时间为20min。(2)可采用“诱导结晶-絮凝沉淀”新工艺对中和除渣后的高岭土废水进行脱钙处理,处理后的废水不存在结垢现象。(3)诱导结晶过程中,单因素实验结果表明,最佳搅拌温度是50℃,最佳搅拌时间为40min,最佳晶种投加量是1mg/L,用二氧化碳曝气调节pH值至8.8时脱钙率最高,最佳搅拌速率是150r/min。正交试验得到的最佳脱钙工艺条件为:搅拌温度60℃,搅拌时间40min,pH值为8.8。在最佳脱钙工艺条件下进行4次平行实验,平均脱钙率为51.26%。采用晶体成长动力学模型对诱导结晶过程进行拟合,相关系数r2>0.98。(4)絮凝沉淀过程中,最佳工艺条件为: PAM投加量为1mg/L;慢速搅拌速率选择50r/min;慢速搅拌时间是8min;沉淀时间30min。通过SEM分析进一步说明该工艺处理过程中存在碳酸钙和硫酸钙的共沉淀现象,生成了两者的混晶。