改性粉煤灰-絮凝沉淀法联用处理稀土萃取沉淀废水

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稀土资源的开采、萃取、冶炼产生大量的稀土废水,对生态环境、人类健康的危害较大。稀土废水中的高氨氮、高COD、铅离子等污染物成为稀土废水处理的主要难题。粉煤灰具有较大的比表面积,有多个吸附点使得其具有一定的吸附作用,但单一的粉煤灰吸附量较低,难以对污染物有着较高的去除率,因此,为了更好的去除稀土废水中的污染物,提高粉煤灰的吸附量,多种方法联合处理势在必行。本文主要采用改性粉煤灰-絮凝沉淀法联用处理稀土萃取沉淀废水,通过对粉煤灰采用不同的改性添加剂,不同的改性方法,进行分别对比,从而选取最佳的改性方法进行稀土萃取沉淀废水去除。主要研究方法:1氨氮处理:利用吹脱—吸附进行联合处理,首先通过调整吹脱的鼓气量,p H等外部因素,实现对氨氮的预处理最大化。接着采用不同的改性粉煤灰对氨氮进行吸附处理。2 COD处理:利用不同的改性粉煤灰进行吸附处理。3铅离子处理:利用絮凝沉淀法与改性粉煤灰进行联合处理,首先分别采用PAC单独处理、改性粉煤灰单独处理、选取最佳投加量,接着采用PAC+改性粉煤灰处理,并进行优化选取最佳处理方案。4稀土萃取沉淀废水处理:综合考虑改性粉煤灰对各种污染物的去除效果,以及改性成本等因素,选取最佳处理方案,来实现对稀土萃取沉淀废水污染物的去除。研究结果如下:(1)氨氮的去除:综合各种因素得出,氨氮吹脱最佳处理条件为p H=11,吹脱时间为48 h,吹脱鼓气量为2.5 L·min-1此时水中的氨氮离子变为氨气溢出采用2 mol·L-1氢氧化钠溶液,将粉煤灰改性吸附5 h,氨氮将填充吸附位点,此时达到效率和成本达到效益的最大化,吸附容量增加了0.5 mg·g-1,增加了61%。整个吸附过程符合吸附二级动力学模型,为单分子层吸附,吸附过程为自发进行。(2)COD的去除:不同改性粉煤灰的吸附量不同。其中采用浓度为2 mol·L-1氢氧化钠溶液制得的改性粉煤灰,进行吸附3 h,吸附量达到1.63 mg·g-1,与未改性粉煤灰相比吸附量增加了一倍多。由盐溶液加热搅拌改性所制得的粉煤灰,对COD的吸附效果大于火法灼烧改性制的粉煤灰,处理后的溶液浓度对比降低了20 mg·L-1。碱改性的粉煤灰吸动力学符合二级吸附动力学模型,整个吸附过程为单分子层吸附,且吸附过程是自发产生的。(3)铅离子的去除:PAC对铅离子的去除有一定的作用,但效率不高;改性的粉煤灰中采用浓度为1 mol·L-1、2 mol·L-1的氢氧化钠溶液改性所制得的粉煤灰去除效果最好,吸附效率达到15.43 mg·g-1。由酸溶液、碱溶液改性以及灼烧改性所制的粉煤灰,在添加PAC的情况下,去除效率降低,而其它改性条件下改性所制得的粉煤灰与PAC联合处理,去除效率有着不同量的增加,其中碳酸钠溶液加热搅拌改性所制得的粉煤灰在添加了PAC后对铅离子的去除率,与氢氧化钠改性所制得的粉煤灰去除率相同为98.9%。不同改性方法比较,由盐溶液加热搅拌改性所制得的粉煤灰,对铅离子的吸附效果大于火法灼烧改性制的粉煤灰,去除率提高了0.3%。碱改性粉煤灰能够与二级吸附动力学方程进行拟合;为单分子层吸附,整个吸附过程为吸热反应,吸附为自发进行。(4)稀土萃取沉淀废水处理:单一碱改性粉煤灰对铅离子去除率为89.4%,对COD的去除率为31.1%,对氨氮去除率为11.9%,均低于实验室所检测的去除率。综合整个吸附效率进行对比,2 mol·L-1氢氧化钠浓度改性所制得的粉煤灰的对稀土萃取沉淀废水污染物去除效率最高,因此制备改性粉煤灰时,建议采用2 mol·L-1氢氧化钠溶液进行改性制备。
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