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高含盐废水是指总含盐质量分数不低于1%的废水。高含盐废水来源广泛,组成复杂,不仅富含无机盐,同时还含有有机物和重金属离子等污染物。这类废水的直接排放不仅会造成盐资源和水资源的浪费,还会导致环境污染。因此,回收高含盐废水中的无机盐和水资源对解决资源短缺和环境污染问题具有重大意义。如何实现高含盐废水中有机物和重金属离子的高效预处理并最终实现无机盐的回收和水资源的利用已成为目前研究热点与难点。本文针对高含盐废水资源化利用问题,围绕高含盐废水中无机盐和水资源的资源化利用展开了系统研究。
首先,为同时消除高含盐废水中的有机物和重金属离子对资源回收的负面影响,本文制备了基于物理原理去除有机物和重金属离子的蒙脱土/Fe3O4/腐殖酸新型磁性纳米复合材料,探究了其吸附能力的影响因素、吸附机理和回收再利用性能。在此基础上,为进一步提高磁性纳米复合材料去除效果,制备了基于物理-化学耦合原理去除有机物和重金属离子的MoS2/Fe3O4/纳米零价铁新型磁性纳米复合材料,并对其污染物去除性能等进行了对比研究。
其次,在去除高含盐废水中有机物和重金属离子的基础上,测定了高含盐废水中NaCl-Na2SO4-水拟三元体系在268.15-373.15K温度范围内的固液相平衡数据,绘制了三元平衡相图;根据高含盐煤气化废水中两种无机盐的实际质量分数,依据热力学相图确定了各自的结晶方法,开发了回收无机盐资源(NaCl和Na2SO4)的分步结晶路线,成功分离回收了具有工业使用价值的高纯度NaCl和Na2SO4产品。
最后,由于结晶法回收无机盐过程中蒸发浓缩操作可得到大量水,回收后可用于光催化水氧化反应以缓解资源短缺的困难。利用易得的反应原料和简便的制备过程合成了一系列过渡金属掺杂的新型含铋聚钒酸分子,建立了以其作为单源前驱体制备不同过渡金属掺杂的单斜相BiVO4光电极的新方法,比较了掺杂元素对光催化能力的影响,并通过该路线制备了具有工业化前景的大尺寸钴掺杂BiVO4纳米光电极。
首先,为同时消除高含盐废水中的有机物和重金属离子对资源回收的负面影响,本文制备了基于物理原理去除有机物和重金属离子的蒙脱土/Fe3O4/腐殖酸新型磁性纳米复合材料,探究了其吸附能力的影响因素、吸附机理和回收再利用性能。在此基础上,为进一步提高磁性纳米复合材料去除效果,制备了基于物理-化学耦合原理去除有机物和重金属离子的MoS2/Fe3O4/纳米零价铁新型磁性纳米复合材料,并对其污染物去除性能等进行了对比研究。
其次,在去除高含盐废水中有机物和重金属离子的基础上,测定了高含盐废水中NaCl-Na2SO4-水拟三元体系在268.15-373.15K温度范围内的固液相平衡数据,绘制了三元平衡相图;根据高含盐煤气化废水中两种无机盐的实际质量分数,依据热力学相图确定了各自的结晶方法,开发了回收无机盐资源(NaCl和Na2SO4)的分步结晶路线,成功分离回收了具有工业使用价值的高纯度NaCl和Na2SO4产品。
最后,由于结晶法回收无机盐过程中蒸发浓缩操作可得到大量水,回收后可用于光催化水氧化反应以缓解资源短缺的困难。利用易得的反应原料和简便的制备过程合成了一系列过渡金属掺杂的新型含铋聚钒酸分子,建立了以其作为单源前驱体制备不同过渡金属掺杂的单斜相BiVO4光电极的新方法,比较了掺杂元素对光催化能力的影响,并通过该路线制备了具有工业化前景的大尺寸钴掺杂BiVO4纳米光电极。