实际工业废水中重金属Ni(Ⅱ)的选择性吸附和COD高级氧化去除的研究

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随着社会工业企业的迅猛发展,水体受重金属及有机物的污染日益严重,特别是当工业废水任意排放或处理不当时,将直接影响水体的自净,从而导致水质恶化。现今人们越来越意识到环境水体污染带来的严重危害,因而污水需经处理达标后再行排放已成为人们的共识。本文针对工业废水水体中重金属Ni(II)的污染及其严重的资源浪费,以及废水中COD(化学需氧量)的去除问题展开了研究。其主要研究的内容有:  1首次选取2-烯丙巯基烟酸(ANA)作为一种新型的功能单体,其中包含的N和S两个基团均与镍离子有很强结合能力,以Ni(II)为模板,采用沉淀聚合的方法成功合成了Ni-IIP。 Ni-IIP对Ni(II)的最大吸附量为38.85 mg/g,展现出较好的吸附能力。Ni-IIP对Ni(II)的最佳吸附PH值为6,同时, Ni-IIP对于Ni(II)/Zn(II)、Ni(II)/Mg(II)、Ni(II)/Cu(II)、Ni(II)/Co(II)和Ni(II)/Cd(II)的相对选择性系数均大于2.31,表明Ni-IIP对Ni(II)有较好的选择性和印迹效果。之后经过5次吸附-洗脱循环过程,Ni-IIP的吸附量仍为初始饱和吸附量的82.7%,可见Ni-IIP的稳定性较好。更为重要的是,在最后的实际工业废水应用测试中,Ni-IIP对废水中Ni(II)的去除率均在93.4%以上,此结果表明Ni-IIP在实际环境废水中具有很强的抗干扰能力,是一种吸附镍的有效材料。  2采用铁碳微电解-Fenton氧化联合工艺去除高盐含甲醇制药废水(江西大地生物科技有限公司)中的COD,通过研究反应过程中不同因子对COD去除效果的影响,获得了降解废水中COD的最优处理条件。首先,通过减压蒸馏的方式将盐分及甲醇从原制药废水中的分离出来,此步骤去除了原废水中大部分的COD,使COD去除率达到了71.92%,为该废水的进一步处理创造了有益条件。之后的优化实验结果表明,Fenton氧化法和铁碳微电解均在pH=3的条件下,对蒸馏后废水中的COD有较好的降解效果,芬顿试剂的最佳投料比为nH2O2:nFe2+=3,Fenton氧化法和铁碳微电解较合理的反应时间分别为120 min和75 min。最终,测试得联合工艺对该制药废水中COD的去除效率可达73.02%,比单一技术的处理效果更好,且在第五次循环处理后COD的去除率提升至99.26%,使废水中COD含量达《污水综合排放标准》(GB8978-1996)中CODcr排放标准。  3进一步采用铁碳微电解-芬顿氧化联合工艺与混凝技术相结合,组成混凝+铁碳微电解-Fenton氧化组合工艺,对江西金元莱实业有限公司的生产废水、水环真空泵循环水箱废水和地面、设备清洗水三种实际工业废水进行了预处理,主要是对废水中COD去除的研究。通过实验讨论组合工艺各影响因子对各废水中COD降解效果的影响,确立最优的处理条件。首先,以聚合硫酸铁为混凝剂,对以上三种工业废水进行混凝沉淀处理,得相应原液废水中COD去除率分别为40.97%、78.90%、91.54%。Fenton氧化法和铁碳微电解处理三种絮凝后废水的最佳pH值均在2~4范围内。采用芬顿试剂法处理混凝后W1、W2、W3三种废水时的最佳投料比分别是nH2O2:nFe2+=3、nH2O2:nFe2+=6、nH2O2:nFe2+=2。此外, Fenton氧化法和铁碳微电解单独处理混凝后三种废水的较合理反应时间均在100 min以内。最终,取研究获得的最佳运行条件,W1、W2、W3三种废水经首次组合工艺处理后,COD去除率对应可达到84.2%、96.34%、97.76%,且分别在经三次、两次、一次的组合工艺循环处理后,废水中COD含量达《污水综合排放标准》(GB8978-1996)中一级标准。
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