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近年来,水中重金属污染十分严重,越来越受到人们的关注,随着可持续发展战略的进一步实施,对水中重金属的处理将愈发严格。诱导结晶法是一种处理工艺简单、处理周期短、处理产物可资源化回收的重金属处理技术,在国外已有部分工程实例,国内也有研究者对运行参数如pH、进药浓度、进药比进行优化研究,但是缺乏对运行参数影响方式和影响机理的深入探讨。 论文选取水中典型的重金属 Cu2+,通过动态流化床反应器(FBR)和静态连续搅拌式反应器(CSTR)实验对比,研究了诱导结晶的关键影响因素pH、进药浓度、进药比以及成核方式对诱导结晶过程的影响,通过对反应器运行效率、诱导晶体和出水微晶的晶型晶貌以及元素成分测定,探讨了这些因素的影响方式和影响机理,为诱导结晶法的优化和应用提供支撑。 FBR系统在10-20h以后能够运行稳定。在进药比为1:1.2,进药浓度200mg/L,pH为10.2时,处理效率能够达到95%以上,运行效果良好,pH为12.5时处理效率降低的原因为发生了复杂的钙镁共结晶现象。在pH为10.2,进药浓度200mg/L时,反应器进药比由1.2提高到3.6过程中,系统微晶由0.5-1%增加到了30%左右,原因为高进药比条件下形成的为机械强度低的小球状晶体。在pH为10.2,进药比为1:1.2时,反应器进药浓度由200mg/L提高到700mg/L的过程中,系统微晶产率由0.5%增加到了8%,反应器效率降低到90%,系统中出水微晶的增加是因为微晶成核速率的增加。通过不同运行条件下FBR中过饱和度对比研究发现,FBR中发生的成核方式为均相和非均相两种成核方式。 CSTR中,底部微孔曝气强度为100mL/min时,溶液中离子能混合均匀。在进药比1:1.2,进药浓度10mg/L时,调节pH为8.2、9.2、10.1、11.1、12.5,玻片单位面积结晶量随着pH升高逐渐降低,pH为12.5时,系统中发生了钙镁共结晶现象。在pH为8.2,在进药比1:1.2,调节进药浓度为10mg/L、30mg/L、50 mg/L时,玻片单位面积结晶量分别为0.18 mg/cm2,0.32 mg/cm2,0.48 mg/cm2,玻片结晶量并未与浓度成比例增加,因为浓度的提高增加了微晶成核速率,大量晶核形成沉淀在反应器底部。在pH为8.2,进药浓度为10mg/L时,调节进药比为1:1.2、1:2.4、1:3.6时,玻片单位面积结晶量分别为0.18 mg/cm2,0.16 mg/cm2,0.11 mg/cm2,高进药比条件下,诱导产物为机械强度差的100—200nm的小球状晶体。CSTR反应中,通过参数调节,构建铜离子与碳酸根离子的非均相成核体系,形成了大小为十几微米的杆状晶体。