酸性含銅廢水處理的試驗研究
摘要：用雞蛋殼處理某溶浸實驗室酸性含銅廢水(ρ(Cu2+)為143.00 mg/L,pH值為1.80~2·00)。研究了不同煅燒溫度、蛋殼用量和粒度,以及攪拌速度對處理效果的影響。結果表明:在煅燒溫度為400℃,蛋殼用量為 25 g/L,蛋殼 粒度為0.25 mm,攪拌速度為240 r/min的條件下,蛋殼可將酸性含銅廢水的pH值由1.80~2.00 提高到6.86~7.34,ρ(Cu2+)降低到0.09~0.43 mg/L,去除率可達99.70%~99.94%,處理后廢水符合GB 8978—1996《污水綜合排放標準》規定的一級標準。因此,用雞蛋殼處理酸性含銅廢水,工藝簡單、操作方便、處 理效果好,達到了“以廢治廢”的目的,具有一定的應用前景。
關鍵詞：雞蛋殼;酸性含銅廢水;去除率
礦山酸性含銅廢水排入到地下水后,會使水體的pH值發生變化,破壞其自然緩沖作用,消滅 或抑制微生物的生長,妨礙水體的自凈功能,導致水體出現發臭、變綠等現象,給人們的健康、生活及生產帶來較大的危害。水體中的銅元素不能被 微生物分解,且與人體中某些組織的親和力較強, 結合后會抑制某些酶的活力,從而對人體產生毒 害作用[1]。目前,酸性含銅廢水常見的處理方法有中和沉淀法、氧化還原法、溶劑萃取法、離子交換法等[2]。其中,石灰中和沉淀法雖然工藝簡單、運行成本低,但處理后的水質達不到排放標準,且隨著水體酸堿度和鹽溶液溶解度的變化,含銅沉淀物的溶解度發生改變,造成二次污染[3]。
我國是世界上養殖禽類數量最多的國家之一,禽蛋年產量占世界禽蛋年產量的43%,每年產生400多萬t蛋殼。如果將這些蛋殼廢棄,不僅對環境造成污染,而且造成資源的浪費[4],因 此,對蛋殼資源化研究與開發具有重要的理論與 實際意義。用雞蛋殼處理酸性含金屬廢水,不僅保護了環境,還起到“以廢治廢”的目的。胡巧開等[5-7]用雞蛋殼-粉煤灰分別處理酸性含鉛廢水、酸性含氟廢水和酸性含鎘廢水,已取得了較好的效果。目前還沒有關于用雞蛋殼處理酸性含銅廢 水的報道。雞蛋殼主要是由碳酸鈣組成,其質量分數在95%以上。將蛋殼高溫煅燒后形成氧化鈣, 氧化鈣可中和廢水的酸性,并將銅轉變為氫氧化銅 沉淀物進行清除;且雞蛋殼具有多孔結構,對銅也有一定的吸附作用。因此筆者對此進行了研究。
1.材料、儀器與方法
1.1材料
1)廢水。取自某溶浸實驗室銅溶浸廢水,主 要組分為Fe3+,S,Si4+和Cu2+,其中ρ(Cu2+)為 143.00 mg/L,遠超過了GB 8978—1996《污水綜 合排放標準》ρ(Cu2+)<2.00 mg/L的三級標準, 其他組分含量為微量,均未超標,廢水pH為 1·80~2.00。
2)蛋殼。將雞蛋殼洗凈于100℃烘干,研細 過篩,裝入封口袋備用。
1.2 儀器
MP2002型電子天平;Delta320型酸度計和 TMF-2200型馬弗爐;JJ-4B型六聯電動攪拌器; 202A-0型電熱恒溫鼓風干燥箱;WFX-120原子 吸收儀。
1.3方法
1)試驗方法。取一定量的雞蛋殼于250 mL 的燒杯中,加入100 mL含銅廢水,攪拌、靜止各 30 min后取上清液分別測定pH值和ρ(Cu2+)。
2)分析方法。按照GB 6920—1986《水質pH 值的測定玻璃電極法》測定溶液的pH值。按照 GB 7475—1987《水質銅、鉛、鋅、鎘的測定原子吸 收分光光度法》測定溶液中ρ(Cu2+),所用的鹽酸 (配制成215 g/L)、硝酸(配制成230 g/L)、硫酸 銅均為優級純。
3)評價方法。按照GB 8978—1996中 ρ(Cu2+)<0.50 mg/L的一級標準進行評價。
2.結果與討論
2.1雞蛋殼煅燒溫度對廢水處理效果的影響
取分別在100,200,300,400,500℃下煅燒2 h、初定粒度為0.25 mm的雞蛋殼各3.0 g進行 試驗,結果見圖1。
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由圖1看出:雞蛋殼對酸性含銅廢水有很好 的處理效果,且煅燒后對酸性含銅廢水處理效果 更好。未煅燒蛋殼(100℃烘干)對銅的去除率為 92%;隨著煅燒溫度的升高,處理后的廢水的pH 值和銅的去除率也升高,當煅燒溫度為400℃時, 廢水的pH值由1.82上升到7.34,銅的去除率達 到了99.93%,處理后廢水符合GB 8978—1996 規定的一級標準;煅燒溫度超過400℃后,對廢水 pH值的中和能力和銅的去除率開始下降,因此 可以確定400℃為最佳煅燒溫度。
2.2雞蛋殼用量對廢水處理效果的影響
分別稱取經400℃煅燒、粒度為0.25 mm的 雞蛋殼1.0,1.5,2.0,2.5,3.0,4.0 g進行試驗, 結果見圖2。
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由圖2可以看出:蛋殼用量小于25 g/L時, 隨著蛋殼用量的增加,銅的去除率和廢水的pH 值都在升高,當蛋殼用量為25 g/L時,銅的去除 率達99.9%,pH為6.86,之后再增加蛋殼的用 量,雖然pH值繼續上升,但銅的去除率增加幅度很小,因此確定25 g/L為最佳用量。
2.3雞蛋殼粒度對廢水處理效果的影響
取經400℃煅燒、粒度分別為0.1,0.25, 0·5,1 mm的雞蛋殼各2.5 g進行試驗,結果見圖3。
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由圖3看出:雞蛋殼的粒度對廢水的處理效果有較大的影響,蛋殼粒度越粗,廢水的處理效果越差;粒度小于0.25 mm的蛋殼對廢水的處理效 果較好;而當蛋殼的粒度為0.25 mm時處理效果 最好,此時銅的去除率達99.8%,pH值為6·69, 處理后廢水符合GB 8978—1996規定的一級標準,因此確定0.25 mm為最佳粒度。
2.4攪拌速度對廢水處理效果的影響
取2.5 g經400℃煅燒、粒度為0.25 mm的 蛋殼5份,設定轉速分別為120,150,180,240, 300 r/min進行試驗,結果見圖4。
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由圖4看出:攪拌速度對廢水處理效果是有一定影響的。攪拌速度低于240 r/min時,隨著攪拌速度的增大,廢水的處理效果提高,達240 r/min時,銅的去除率為99.8%,廢水的pH值為 6.7;之后再增加攪拌速度,雖然pH值繼續升高, 但銅的去除率增加的幅度不大,因此從節能的角度考慮,確定240 r/min為最佳攪拌速度。
3.結論與建議
通過對某溶浸實驗室浸銅廢水的試驗研究, 初步得出雞蛋殼對酸性含銅廢水有很好的處理效果的結論。在煅燒溫度為400℃,蛋殼用量為25 g/L,蛋殼粒度為0·25 mm,攪拌速度為240 r/min的條件下,雞蛋殼可將酸性含銅廢水的pH 值由1.80~2.00提高到6.86~7.34,ρ(Cu2+)降低到0.09~0.43 mg/L,銅去除率可達99·70%~ 99.93%,處理后廢水符合GB 8978—1996規定的一級標準,并體現了“以廢治廢”的原則。該方法具有工藝簡單、操作方便、處理效果好、運行費用低的特點,因此,在酸性礦山廢水處理中具有廣闊的應用前景。
該次試驗廢水主要取自于銅礦溶浸實驗室,不能完全代表礦山酸性含銅廢水的水質,試驗條件的可行性還需進一步驗證,且除銅后蛋殼渣與生活垃圾一同送往城市生活垃圾填埋場是否可行都需進行相關的研究論證,因此建議在今后對真正的礦山酸性含銅廢水進行正交試驗研究,以進一步驗證該方法的可行性,并對除銅后蛋殼渣的處置方法進行研究。
參考文獻:
[1] 徐新陽,尚·阿嘎布(贊比亞).礦山酸性含銅廢水的處理研究[J].金屬礦山,2006,365(11):76-78.
[2]朱益民,陳坤,黃幸紓,等.礦山廢水污染對居民疾 病死亡譜和腎功能的影響[J].中國公共衛生,1999, 15(4):314-315.
[3] 饒俊,張錦瑞,徐暉.酸性礦山廢水處理技術及其發 展前景[J].礦業工程,2005(3):47-49.
[4]賓冬梅,馬美湖,易誠.蛋殼資源綜合利用現狀與對策[J].食品研究與開發,2006,27(8):212-216.
[5]胡巧開,揭武,安潔.雞蛋殼-粉煤灰處理酸性含鉛廢水[J].工業水處理,2006,26(8):29-32.
[6]胡巧開,鄧真麗,陳芳.雞蛋殼-粉煤灰處理酸性含氟廢水[J].粉煤灰綜合利用,2005(1):45-46.
[7]胡巧開,揭武,翟榮.雞蛋殼-粉煤灰處理酸性含鎘廢水[J].粉煤灰綜合利用,2006(6):41-42.
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