题名强酸性含铜废水中氯离的络合沉淀去除与机理研究
作者郭盼盼
答辩日期2020-06
文献子类硕士
授予单位中国科学院生态环境研究中心
授予地点北京
导师彭先佳
关键词强酸性含铜废水、 氯离子 、 硫脲 、 抗坏血酸 、 络合沉淀 s Trongly Acidic Wastewater Containing Cu(Ii), Cl( i), Thiourea, Ascorbic Acid, c Omplexation p Recipitation
学位名称工学硕士
其他题名Removal of Cl( I) from strongly acidic wastewater containing Cu(II) by complexation precipitation and the mechanisms
学位专业环境工程
英文摘要

    铜冶炼厂的烟气制酸系统 中 会产生大量强酸性含铜废水。其特点是含有高浓度的 H 2 SO 4 、 A s 、 Cl I) 、 Cu ( 以及其他重金属离子 如 果 处理不当会对环境造成严重威胁 。 目前, 工业上常用 中和 法 来 处理这类废水 ,但该方法 存在消耗化学药剂量多、产生大量固体废物、处理之后 Cl( I) 依然存在其中,最终成为高浓度含盐废水等缺陷 。 对 这类废水 中的污染物进行选择性去除之后将其 作为稀硫酸回用 可以 避免中和处理过程中产生大量固体沉渣而造成二次污染 。目前,强酸性 条件下 Cl( I) 的 有效 去除较 困难 。 考虑到 这类强酸性 废水中 同时 含有高浓度的 Cl( I)和 Cu(II) 本研究选取硫脲 T U 作为还原剂和络合剂 首先 将废水中本身含有的 Cu(II) 还原为 Cu(I) I),然后通过 Cu(I) 、 T U 与 Cl( I) 之间 发生的 络合沉淀 反应生成 [Cu ( x TU y ]Cl x · n H 2 O 沉淀 而实现去除 Cl( I) 的目的 。 本文 首先 研究 了 不同 T U投加量 时 强酸性含铜废水中 Cl( I) 的去除效率及 除氯机理 接着 研究了抗坏血酸A C )的加入对 T U 络合沉淀法 除氯效率 的 促进作用 并 考察 了 A C 投加量 、反应时间 、 反应温度 、 H 2 SO 4 浓度对 Cl( I) 去除效率的影响 探究了 A C 促进的T U 络合沉淀 法的 除氯机理 最后 考察了 本研究提出的方法应用于实际废水中Cl( I) 的去除 效率 ,并初步 探究了 该方法对强酸性含铜废水中的 Cl( I) 和 Cu ( 的同步 去除 效率 ,取得的研究成果如 下:
    (1 )研究了不同 T U 投加量下强酸性含铜废水中 Cl( I) 的去除效率及除氯机理 结果表明,在 T U 投加量 与废水中 Cl I) 的摩尔比从 1:1 到 5:1 时, 获得的Cl( I) 的去除效率均仅有 10 左右。 原因是在低 T U 投加量下 废水中 被 还原的Cu( II) 的量有限 ,导致仅有 少量的 [ x ( y ]Cl x · n H 2 O 沉淀 生成。 在高 T U 投加量下 尽管废水中 Cu(II) 的还原效率 被 增强 ,但 却主要发生了 Cu(I) 与 T U 和废水中的 S O 42 之间的 络合沉淀 反应 ,生成了大量 [ x ( y ](SO 4 x /2 · n H 2 O 沉淀 消耗了大部分还原产生的 Cu ( 从而 阻碍了 Cu(I) 与 T U 和 Cl( I) 之间 络合沉淀 反应的发生 导致 Cl( I) 的去除效率仍然 很低 。
    (2 )研究了 A C 对 T U 络合沉淀法除氯效率的促进作用 结果表明 A C 可以显著增强废水中Cu(II) 的还原效率 从而 提升 废水中 Cl( I) 的去除 效率 。 确定 AC促进的 T U 络合沉淀法的 最适 药剂 投加 量 为 T U/AC/ Cl( I) 的摩尔比 为 1 3 1 ,在该条件 下反应 2 0 min 后 Cl( I) 的去除效率 为 8 7.4 T U 几乎全部 参与 络合沉淀反应 ,有 2 7.8 的 A C 被氧化成 为 脱氢抗 坏血酸 D HAC 。
    (3 )研究了 初始 Cl( I) 浓度 、 反应时间、反应温度 以及 H 2 SO 4 浓度 对 A C 促进的 T U 络合沉淀法 除氯 效率 的影响 结果表明 在所研究的 范围内 初始 Cl I)浓度 对 除氯 效率几乎没有影响 反应时间 、 反应温度和 H 2 SO 4 浓度 是影响 除氯效率 的主要因素 。 具体表现为, 在 初始 Cl( I) 浓度 为 1 000 2000 mg/L 的 强酸性含铜废水 中 C l( I) 的络合沉淀反应 均在 2 5 下 2 0 min 后 趋于 平衡 获得的 Cl( I) 去除效率均在 8 7. 3 以上 。在 5 0 ℃ 下 该方法的除氯效率最高为 9 3.4 。 废水 中H 2 SO 4 浓度的升高不 利于 Cl( I) 的去除 当 H 2 SO 4 浓度从 8 0 g/L 升高到 2 00 g/L时 Cl( I) 的去除效率从 9 3.4 降低到 7 7.9 。
    (4 )研究了 A C 促进的 T U 络合沉淀 法的 除氯机理 结果表明 C l( I) 通过与 T U 和经 A C 还原 Cu( II) 得到的 Cu( I) 发生络合沉淀反应而 被 去除 。 在 具体的C l( I) 去除 过程 中 AC 首先 与 废水 中的 Cu(II) 发生氧化还原反应 产物为 Cu(I)和 D HAC 然后 TU 与生成的 Cu(I) 快速络合形成 [Cu( x ( yx 最后 该络合物与 Cl( I) 反 应生成 [ x ( y ]Cl x · n H 2 O 沉淀 而实现 Cl I) 的去除 。此外,络合物 [Cu( x ( yx 同时可以和废水中的 S O 42 发生 副反应生成[ x ( y ](SO 4 x /2 · n H 2 O 沉淀 。
    (5 )研究了 A C 促进的 T U 络合沉淀法 在 实际 废水处理中的应用, 结果表明, 通过该方法在常温下 反应 4 0 min 后 实际废水中 的 Cl( I) 浓度 由 2 025 5 mg/L降至 3 87.1 mg/L 投加的 T U 几乎全部参与 络合沉淀 反应 有 4 8.5 的 A C 被氧化成 为 D HAC 。 当按照 T U/AC/ Cu (II 的摩尔比为 1:1:1 向强酸性含铜废水中投加T U 和 AC 时 在 2 5 ℃ 下反应 2 0 min 后 可同时获得 78 3 的 Cl I) 去除效率 和86 7 的 Cu(II) 去除效率 。

页码83
内容类型学位论文
源URL[http://ir.rcees.ac.cn/handle/311016/43574]  
专题生态环境研究中心_环境水质学国家重点实验室
推荐引用方式
GB/T 7714
郭盼盼. 强酸性含铜废水中氯离的络合沉淀去除与机理研究[D]. 北京. 中国科学院生态环境研究中心. 2020.
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