毕业设计-高硫煤矸石用于废水处理研究 28页

洛阳理工学院毕业设计（论文）毕业设计（论文）题目摘要高硫煤矸石以粘土岩为主，呈结核状，化学分析其全硫含量达32.12%，同时利用煤矸石中碳、硅、铁、钙、镁等共存的化学特性，以适当的工艺对其进行改性，可制备出吸附性能优良的吸附材料，用于废水处理。在处理中，废水的PH值、反应时间、粒度、加入量、温度和搅拌等因素对总铬、总镍、总汞的去除率影响较大。在吸附作用的基础上，高硫煤矸石通过加入不同配比的还原性材料，如铁粉、硫酸亚铁溶液等，进行改性处理实验。结果表明高硫煤矸石与还原铁粉的比例为100：1O时，加热温度为200。c时，对镍的去除率明显提高；铬初始质量浓度为100rn时，Q(Ⅵ)与煤矸石比值为5mg／3g，废水pH值控制在10，吸附接触时间为4h，废水处理效果最佳，铬去除率可达90％以上。关键词：高硫煤矸石，吸附材料，含铬、镍、汞废水，还原性成分，去除率研究了活化温度、破碎粒度、反应温度、pH值、酸性硅溶胶的稳定性以及陈化条件等因素对制取过程的影响确定了制取工艺找出了最佳操作条件。In洛阳理工学院毕业设计（论文）英文题目ABSTRACT【从这里键入英文摘要内容】Highsulfurcoalgangueisgivenprioritytowithclayrock,nodular,chemicalanalysisofthetotalsulfurcontentof32.12%,andintheuseofcoalganguecarbon,silicon,iron,calcium,magnesiumandchemicalcharacteristicsofcoexistence,withproperprocessonthemodification,preparationoftheexcellentperformanceofabsorbingandadsorptionmaterial,usedinwastewatertreatment.Intreatment,wastewaterPHvalue,reactiontime,particlesize,additionamount,temperatureandstirringontheremovalrateoftotalchromium,nickel,totalmercury.Onthebasisofadsorption,highsulfurcoalganguebyaddingdifferentratioofreducingmaterials,suchasironpowder,suchasferroussulfatesolution,modificationexperiments.Resultsshowthathighsulfurcoalgangueandtheproportionofreducedironpowderfor100:1O,theheatingtemperatureis200.C,theremovalrateofnickelincreasedsignificantly;Chromiuminitialmassconcentrationfor100rn,Q(Ⅵ)andcoalgangueratioof5mg/3g,wastewaterpHvaluecontrolin10,adsorptiontimeis4hcontact,wastewatertreatmenteffectisbest,chromiumremovalratecanreachmorethan90%.KEYWORDS:Highsulfurcoalgangue，Theadsorptionmaterial，Wastewatercontainingchromium,nickel,mercury，Reducingcomposition，RemovalrateIIn洛阳理工学院毕业设计（论文）目录前言............................................................................................................1第1章××××××.............................................................................................21.1××××××.............................................................................................21.1.1××××××...................................................................................21.1.2××××××...................................................................................21.1.3××××××...................................................................................3第2章××××××.............................................................................................42.1××××××.............................................................................................42.1.1××××××...................................................................................42.1.2××××××...................................................................................42.2××××××...........................................................错误！未定义书签。2.2.1××××××................................................错误！未定义书签。第3章××××××.............................................................................................53.1××××××.............................................................................................53.1.1××××××...................................................................................53.1.2××××××...................................................................................53.2××××××.............................................................................................5第4章××××××.............................................................................................74.1××××××.............................................................................................74.1.1××××××...................................................................................74.1.2××××××...................................................................................74.2××××××.............................................................................................7第5章××××××.............................................................................................95.1××××××.............................................................................................95.1.1××××××...................................................................................95.1.2××××××...................................................................................95.2××××××.............................................................................................95.2.1××××××...................................................................................95.2.2××××××...................................................................................9结论..........................................................................................................21谢辞............................................................................................................22参考文献......................................................................................................23附录..........................................................................错误！未定义书签。外文资料翻译..............................................................错误！未定义书签。IIIn洛阳理工学院毕业设计（论文）前言煤矸石是我国目前最大的固体废弃物源，占全国工业固体废物的20%以上。据资料统计，全国累积堆存煤矸石已达30亿吨，形成1500座矸石山，占地12万公顷，造成煤矿周边地区或流域性环境问题。高硫煤矸石是指含硫量大于3%的煤矸石，以重庆煤矿为例，全市煤炭量在1600t以上，高硫煤矸石产量占全市煤炭产量的85%以上，可见伴随产生的高硫煤矸石产量很大。为推动煤矸石资源利用化，广开煤矸石资源化利用途径，加强对煤矸石的基础及应用研究，对煤矸石的主要成分组成、基本特性、综合利用及合理分类等方面，进行更深入的研究具有十分重要的理论和实际意义。研究发现，通过煅烧活化法对煤矸石进行改性处理制备出吸附性能优良的吸附材料，利用含硫成分及外加铁粉等还原剂利用化学法处理废水具有很高的操作性。实验中的处理顺序、处理工艺及废水PH值、反应时间、煤矸石粒度、加入量、温度和搅拌等因素是研究的重点，通过反复试验论证来确定其最佳值，是研究的重点。文章结合国内外高硫煤矸石综合利用的研究性成果，通过分析高硫煤矸石的形成过程、组成成分、物理化学特性及废水检测处理的常见工艺对含铬、镍、汞废水处理进行研究总结，并结合实验，力求探索出更有效的处理方案。1n洛阳理工学院毕业设计（论文）第1章高硫煤矸石历史成因1.1煤矸石的产生煤矸石是指在煤矿建设、煤炭开采和加工过程中排放出的废弃岩石，主要有掘进开巷时排出的煤矸石，选煤排出的煤矸石和露天采煤产生的剥离矸石，一般认为，煤矸石综合排放量占原煤产量的15%~20%，全国每年除综合利用约60000t外，其余部分作为工业固体废弃物堆积。煤矸石是夹在煤层中，与煤伴生的岩石，是采煤和选煤过程中排出的废废弃物。其产生的途径有以下四种：a在井简与巷道掘进过程中，开凿排出的计石。b在采煤和煤巷掘进过程中，由于媒层中夹有矸石或削下部分煤层顶底板，使运到地面中煤炭含有的原矸。c洗煤厂产生的洗矸和少量人工挑选的拣矸。煤研石的来源及产生情况表煤矸石的来源及产采煤巷道掘进排出采煤过程中选出的选煤过程产生的选生情况的灰矸普矸矸所占比例(％)4535201.1.1高硫煤矸石资源的形成高硫煤资源主要形成于晚碳世——早二迭世（北方）和晚二迭世（南方）两个成煤期内，赋藏的煤炭资源量分别占全国煤炭资源总量的26%和5%。高硫煤矸石分布与成煤沉积环境密切相关。像广泛分布在北方的晚碳世太原统煤为海陆交替相沉积的煤，硫分一般为2%~5%，如果估算晚碳世——早二迭世赋存的煤炭资源量中有三分之一为太原统形成的煤，而太原统煤中有一半煤硫分超过3%，那么海陆交替相沉积的高硫煤估算占全国煤炭资源总量的4.33%。属浅海相沉积的晚二迭世煤，硫分几乎都高于3%，甚至高达6%~10%，这个煤期赋藏煤炭资源量为5%，如果加上硫分大于3%的海陆交替相资源量4.33%，那么高硫煤资源总量大约在9.33%左右。这与全国统配煤矿和重点煤矿硫分大于3%高硫煤占总储量7.80%相比，相差并不多。为估算方便起见，假定我国硫分高于3%高硫煤占资源总量的8%，那么按目前全国煤炭资源预测总量和探明储量匡算，高硫煤预测总量和探明储量分别是4260亿吨和620亿吨。毋庸置疑，高硫煤仍然是我国一种重要的煤炭资源。1.1.2煤炭岩性特征含煤岩系是特定的古地理环境和古气候条件的产物，是以灰色、黑灰色和灰2n洛阳理工学院毕业设计（论文）绿色为主的沉积岩系，主要由砾岩、各种粒度的砂岩、泥岩、炭岩、粘土岩、可开采或不可开采的煤层组成，含煤系中还经常含铝土矿、耐火粘土、油页岩、菱铁盐、黄铁矿等。含煤岩系在垂直剖面上，是有不同岩性交替出现的各种岩层组合而成的，大致分为两大类型：（1）陆相含煤岩系。主要由砾岩-各种砂岩-泥岩-灰质泥岩-煤层以及高岭石粘土、油页岩、菱铁矿等组成。（2）海陆交替相含煤岩系。主要由石灰岩-粉砂岩-硅、钙质泥岩-炭质页岩-煤层以及铝土矿、水云母胶岭石粘土、硫铁矿、菱铁矿等组成。1.1.3排矸方式煤矿分露天和地下两种，露天煤矿剥离和煤层顶板及上覆岩层的岩性主要是砾岩、砂岩、泥岩。回采过程中排出煤中夹石层，一般含炭砂岩、炭质泥岩，煤矸石含有一定热值。选煤矿排矸是混入原煤中的伪顶和夹矸层，岩性主要是炭质泥岩、粘土岩、粉砂岩和伴生硫铁矿等，有一定块度、粒度，含炭、硫、铁、铝等，具有一定热值；地下采煤矸以掘进矸石为主，一般将井巷分为开拓巷道、准备巷道和回采巷道。开拓巷道和各种硐室的掘进排矸是岩石矸；准备巷道根据采煤层数、煤层层间距不同，掘进排矸有所不同。单一煤层时，排出主要是煤，含部分顶底岩石，作为掘进原煤，开采多煤层，掘进排出的是底板岩石。回采巷道基本是沿各可采煤层掘进，排出物大量是煤，含有煤顶或破底的部分岩石。1.1.3煤矸石产生现状露天煤矿露采工程中的破岩工艺多采用钻孔爆破、铲斗机械装运矸石，煤层中夹层也一同装运到排土场，为混合煤矸石；地下掘进井巷总的可分为岩巷、煤巷、半煤岩巷。煤矿广泛应用钻眼爆破方法掘进破岩，井巷施工断面上的岩石分层或夹有薄煤层，在破岩时被混杂为混合煤矸石，由装岩机装入矿车，再由机车编组运出，同一矿井有多条处于不同岩层的井巷同时施工，所以一串机车拉出的是各种岩石碎块组成的混合煤矸石。3n洛阳理工学院毕业设计（论文）第2章煤矸石综合利用2.1煤矸石利用途径煤矸石综合利用，不外乎是煤矸石发电、生产建材、无污染复垦、工程应用等大型宗量利用和高科技、高附加值的深加工利用。2.1.1国外利用途径研究（1）德国柏林大学约50人花了10年时间对煤矸石进行研究。（2）日本对煤矸石研究。（3）西欧、东欧对煤矸石研究。2.1.2国内利用途径研究许多单位致力于固体废物污染治理的科学研究和开发，并已获得了不少可喜的成果，对推动固体废物的污染治理起到了积极的作用。仅1984年至1987年经鉴定的重大成果就达45项，有的还填补丁国家的空白。①通过一些简单的工艺处理把回收的煤矸石中选出可以用煤和黄铁矿，然后把筛选过后的煤矸石在进行进一步的处理，把一些劣质煤挑选出来其它的做回收利用。从煤矸石中挑选出来的煤可用来烧锅炉，而其他的矿石都可以做相关的利用。②煤矸石还可以用来燃烧发电，这些都是国外一些事例然后引进国内的。发电主要是从煤矸石中筛选出来的两种燃烧石，然而燃烧发电过后所产生的废弃物可以利用制成水泥和砖。③煤矸石还可以作为建筑中用的材料，利用煤矸石中所含物质。除了以上的三点，煤矸石还可以煤气的生产，道路的铺展，陶瓷制造，还有一些需要填充的坑洼地等。煤矸石自燃后对土壤有很好的养分提供对植物的生长提供帮助，对一些城市的美化和改建得到最有价值的实现。2.1.3煤矸石处理重金属废水研究经过了实验通过实验结果表明利用煤矸石变成的吸附剂效果显著。实验证明活化煤矸石也是必须具备条件的，比如焙烧气氛和温度、原有材料的粒度、氯化锌和煤矸石放入多少，还有酸化的酸浓度，可以确定的是活化煤矸石对于污水中有机物和溴的吸附效率非常高。实验还用改性的煤矸石对加入含溴污水进行了实验，结果在pH值1时，吸附剂所用的时间是60min左右，煤矸石的用量，对废水进行处理，效果率达到了99.89%，受过处理的废水含量小于了0.60mg/L，这样实验成功的用煤矸石吸附废水的操作。被煤矸石吸附过的溴可以再生，而且效果十分的理想。我们通过过程的吸附，结果表明了煤矸石的吸附剂完全可以吸附废水中的溴，科学性的化学实验为我们改变了废水的影响。4n洛阳理工学院毕业设计（论文）第3章含铬废水水质3.1铬元素铬元素符号Cr，银白色金属，在元素周期表中属ⅥB族，铬的原子序数24，原子量51.9961，体心立方晶体，常见化合价为+3、+6和+2。银白色金属，质硬而脆。密度7.20克/立方厘米。熔点1857±20℃，沸点2672℃。化合价+2、+3和+6。电离能为6.766电子伏特。金属铬在酸中一般以表面钝化为其特征。一旦去钝化后，即易溶解于几乎所有的无机酸中，但不溶于硝酸。铬在硫酸中是可溶的，而在硝酸中则不易溶。在高温下被水蒸气所氧化，在1000℃下被一氧化碳所氧化。在高温下，铬与氮起反应并为熔融的碱金属所侵蚀。3.1.1铬的来源自然界中主要以铬铁矿FeCr2O4形式存在；由氧化铬用铝还原，或由铬氨矾或铬酸经电解制得。3.1.2铬的用途铬用于制不锈钢，汽车零件，工具，磁带和录像带等。铬镀在金属上可以防锈，也叫可多米，坚固美观。铬可用于制不锈钢。红、绿宝石的色彩也来自于铬。作为现代科技中最重要的金属，以不同百分比熔合的铬镍钢千变万化，种类繁多，令人难以置信。铬是人体必需的微量元素。三价的铬是对人体有益的元素，而六价铬是有毒的。人体对无机铬的吸收利用率极低，不到1%；人体对有机铬的利用率可达10-25%。铬在天然食品中的含量较低、均以三价的形式存在。工业上使用的铬矿石为铬铁矿，属尖晶石(MgO·Al2O3)和磁铁矿(FeO·Fe2O3)类。金属铬用作铝合金、钴合金、钛合金及高温合金、电阻发热合金等的添加剂。氧化铬用作耐光、耐热的涂料，也可用作磨料，玻璃、陶瓷的着色剂，化学合成的催化剂。碱式硫酸铬（三价铬盐）用作皮革的鞣剂。[3]铬矾、重铬酸盐用作织物染色的媒染剂、浸渍剂及各种颜料。镀铬和渗铬可使钢铁和铜、铝等金属形成抗腐蚀的表层，并且光亮美观，大量用于家具、汽车、建筑等工业。此外，铬矿石还大量用于制作耐火材料。3.2含铬废水来源及危害天然水不含铬;海水中铬的平均浓度为0.05ug/l;饮用水中更低；铬的污染源主要有含铬矿石的加工、金属表面处理、皮革鞣制、印染等排放的污水。铬的毒性与其存在的价态有关，六价铬具有强毒性，为致癌物质，并易被人体吸收而在体内积累，通常认为六价铬毒性比三价铬高100倍，但是对鱼类来说，三价铬化合物的毒性比六价铬大。受水体PH、温度、氧化还原性物质、有机物等因素影响，三价铬和六价铬可以相互转化。3.2.1含铬废水的测定依据《水质总铬的测定高锰酸钾氧化-二苯碳酰二肼光度法》（GB7466-87），其测定方法是将三价铬氧化成六价铬后，用二苯碳酰二肼分光光度法测定。当铬含量5n洛阳理工学院毕业设计（论文）高时（大于1mg/L），也可采用硫酸亚铁铵滴定法。3.2.1含铬废水的处理（1）电解法。电解还原处理含铬废水是利用铁板做阳极，在电解过程中铁溶解生成亚铁离子，在酸性条件下，亚铁离子将六价铬离子还原成三价铬离子。同时由于阳极上析出氢气，使PH逐渐上升，最后呈中性，此时三价铬与三价铁都以氢氧化物沉淀析出，达到废水净化的目的。（2）化学法。电镀废水中六价铬主要以Cro42-和Cr2o72-两种形式存在，在酸性条件下，六价铬主要以Cr2o72-形式存在，在碱性条件下则以Cro42-形式存在。六价铬的还原在酸性条件下反应较快，一般要求PH<4，通常控制在2.5~3。常用还原剂有：焦亚硫酸钠、亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、连二亚硫酸钠、硫代硫酸钠、硫酸亚铁、二氧化硫、水合肼、铁屑铁粉等。还原后Cro3+以氢氧化物沉淀的最佳PH为7~9，所以铬还原以后的废水应进行中和。（3）离子交换法。这是利用一种高分子合成树脂进行离子交换的方法。应用离子交换法处理含铬废水是使用交换树脂对废水中六价铬进行选择性吸附，使六价铬与水分离，然后再用试剂将六价铬洗脱下来，进行必要的净化，富集浓缩后回收利用。用这种方法可以回收六价铬、回用部分水。但由于钝化含铬废水、地面冲洗含铬废水等，除了含六价铬外，还含其他大量的重金属阳离子以及多种酸根阴离子。组分比镀铬漂洗水复杂得多。因而离子交换法处理镀铬废水比较容易，处理其他废水比较困难。6n洛阳理工学院毕业设计（论文）第4章含镍废水水质4.1镍元素镍是银白色金属，具有磁性和良好的可塑性。有好的耐腐蚀性，镍近似银白色、硬而有延展性并具有铁磁性的金属元素，它能够高度磨光和抗腐蚀。溶于硝酸后，呈绿色。主要用于合金（如镍钢和镍银）及用作催化剂（如兰尼镍，尤指用作氢化的催化剂。4.1.1镍的来源在地核中含镍最高，是天然的镍铁合金。世界上红土镍矿分布在赤道线南北30度以内的热带国家，集中分布在环太平洋的热带―亚热带地区，利用电解法、羰基化法、氢气还原法等可以制备。4.1.2镍的用途因为镍的抗腐蚀性佳，常被用在电镀上，如镍镉电池含有镍。主要用于合金（配方）（如镍钢和镍银）及用作催化剂（如拉内镍，尤指用作氢化的催化剂），可用来制造货币等，镀在其他金属上可以防止生锈。主要用来制造不锈钢和其他抗腐蚀合金，如镍钢、镍铬钢及各种有色金属合金，含镍成分较高的铜镍合金，就不易腐蚀。也作加氢催化剂和用于陶瓷制品、特种化学器皿、电子线路、玻璃着绿色以及镍化合物制备等等。电解镍：电解镍是使用电解法支撑的镍，用它制造的不锈钢和各种合金钢被广泛地用于飞机、坦克、舰艇、雷达、导弹、宇宙飞船和民用工业中的机器制造、陶瓷颜料、永磁材料、电子遥控等领域。[8]4.2含镍废水来源及危害工业废水的中镍主要来源于电镀、电池、印染等工业中所产生的废水。排放于水体环境中的镍离子不能被生物降解和转化为无害物，二是通过食物链富集，最终对人类及其他生物产生严重的危害。4.2.1含镍废水的测定依据《固体废物镍的测定直接吸入火焰原子吸收分光光度法》（GB/T15555.9-1995），该方法测定范围：0.08~5.0mg/L。将固体废物浸出液直接喷人火焰，在空气—乙炔火焰的高温下，镍化合物解离为基态原子。该气态的基态原子对镍空心阴极灯发射的特征谱线232.0nm产生选择吸收。在规定条件下，吸光度与试液中镍的浓度成正比。4.2.2含镍废水的处理对于去除废水的镍有着很多不同的方法。在以往社会中对于去除废水中的镍用的最多的方法应该是化学沉淀法，因为其方法简便，成本低对于一些企业比较容易接受。而当今社会的研究方向有发生变化出现更多的对去出废水中镍的方法，可是呢要是应用到显示生活中很难办到。那么我就着重绍一下电解法、化学沉淀法。（1）电解法。微电解工艺基于金属材料（铁、铝等）的腐蚀电化学原理，将2种具有不同电极电位的金属或金属与非金属（炭等）直接接触，浸泡在传导性的电解质溶液中，形成无数微小的腐蚀原电池（包括宏观电池与微观电池），7n洛阳理工学院毕业设计（论文）从而达到处理废水的目的。（2）通过定量投加NaOH和混凝剂PAC，并调节pH为8.5~9.5，可使废水中的Ni2+在碱性条件下生成氢氧化镍的沉淀絮体。然后投加PAM后再通过沉淀池进行泥水分离。泥水分离后的上清液进入后续的镍铬中和池继续处理，沉淀污泥则采用压滤机脱水后外运资源化处理。8n洛阳理工学院毕业设计（论文）第5章含汞废水水质5.1汞元素汞是化学元素，元素周期表第80位。俗称水银。元素符号Hg，在化学元素周期表中位于第6周期、第IIB族，是常温常压下唯一以液态存在的金属。汞是银白色闪亮的重质液体，化学性质稳定，不溶于酸也不溶于碱。汞常温下即可蒸发，汞蒸气和汞的化合物多有剧毒（慢性）。5.1.1汞的来源汞是自然生成的元素，见于空气、水和土壤中，世界汞矿资源量约70万吨，基础储量30万吨。在自然界中，汞多以化合物的性质存在，汞亲铜和硫，故汞大部分以硫化汞（朱砂）的形式分布。在古代人们就已经掌握了朱砂提汞的方法，即在空气中煅烧，收集蒸发的汞蒸气并冷凝既得金属汞。5.1.2汞的用途汞最常用的应用是造工业用化学药物以及在电子或电器产品中获得应用。汞还用于温度计，尤其是在测量高温的温度计。越来越多的气态汞仍用于制造日光灯，而很多的其他应用都因影响健康和安全的问题而被逐渐淘汰，取而代之的是毒性弱但贵很多的Galinstan合金。可将金从其矿物中分解出来，因此经常用于金矿。用于制造液体镜面望远镜。利用旋转使液体形成抛物面形状，以此作为主镜进行天文观测的望远镜，价格为普通望远镜的三分之一。其他用途：水银开关、杀虫剂、生产氯和氢氧化钾的过程中、防腐剂、在一些电解设备中充当电极、电池和催化剂。5.2含汞废水来源及危害工业来源于金属冶炼、仪器仪表制造、颜料、食盐电解及军工等工业废水。汞及其化合物属于剧毒物质，可以在生物体内累积，其中无机汞主要积聚在内脏，少量积聚于脑髓、皮肤和人体其他部位。5.2.1含汞废水检测依据《水质总汞的测定冷原子吸收分光光度法》（HJ597—2011），该标准适用于地表水、地下水、工业废水和生活污水中总汞的测定。若有机物含量较高，本标准规定的消解试剂最大用量不足以氧化样品中有机物时，则本标准不适用。在加热条件下，用高锰酸钾和过硫酸钾在硫酸-硝酸介质中消解样品；或用溴酸钾-溴化钾混合剂在硫酸介质中消解样品；或在硝酸-盐酸介质中用微波消解仪消解样品。消解后的样品中所含汞全部转化为二价汞，用盐酸羟胺将过剩的氧化剂还原，再用氯化亚锡将二价汞还原成金属汞。在室温下通入空气或氮气，将金属汞气化，载入冷原子吸收汞分析仪，于253.7nm波长处测定响应值，汞的含量与响应值成正比。5.2.2含汞废水处理含汞废水处理方法很多，其效果和成本取决于功德存在形态、初始浓度、废水中共存离子以及要求出水后达到的标准。（1）还原法。NaOH（硼酸钠）还原法：非金属还原剂-硼酸钠，与汞反应9n洛阳理工学院毕业设计（论文）后主要生成汞和偏硼酸，放出氢气。金属还原法：凡是氧化还原电位低于Hg+的，如Cu、Zn、Fe等，可将相应的金属屑（2）硫化法：H2+＋S2-=HgS↓2Hg2+＋S-＝Hg2SHgS↓＋Hg↓（3）吸附法：常采用活性炭为吸附剂，具体做法首先用硫化钠使汞离子转化为硫化汞沉淀析出，然后用活性炭吸附，这样处理过的净化液所含的残余汞能达到国家规定的排放标准，（4）离子交换法：将几种树脂装柱组成废水净化系列，这样汞废水通过几个交换柱后出水中检不出汞。（5）凝取沉淀法。向含汞废水中投加石灰，生成的Ca（OH）2对汞有凝聚吸附作用，有三价铁离子存在的情况下，效果更好。用硫酸铝作凝聚剂处理含汞废水，效果也较好。经凝聚沉淀后，出水水质含汞量可降到0.05Mg/L以下。（6）溶剂萃取法。目前，国外有采用三异辛胺-二甲苯对含汞废水进行萃取，经萃取后，净化液中残留汞在0.017Mg/L以下。此外，国外采用微生物回收汞、铁氧体沉淀法、硫化物沉淀法-浮选分离除汞，国内正在研究的有转化法除汞。含腐酸煤吸附法除汞等。10n洛阳理工学院毕业设计（论文）第6章煤矸石处理含铬废水的实验研究6.1实验部分6.1.1仪器722S型分光光度计（上海精密高科技仪器有限公司）、pHS-3C型酸度计（上海雷磁仪器厂）、KS康氏振荡器（常州国华电器有限公司）、电子天平、烘箱、恒温箱等6.1.2实验材料吸附剂：煤矸石采自沙市热电厂，其主要成分为Si02（30.61%），Al302（24.33%），Fe203（4.39%），Ca0（9.39%），Mg0（0.08%），K20（0.90%），S03（2.28%），烧失量30.69%。煤矸石活化过程：原始矸石-粉碎!磨细-高温焙烧（500-800C）-硫酸活化-水洗-烘干-成品（破碎后粒径小于0.15mm）。实验废水：实验模拟含铬废水质量浓度为100mg/L，Cr（VI）用K2Cr207配制。6.1.3分析方法采用国家标准分析方法二苯碳酰二肼分光光度法测定六价铬6.1.3处理方法取50mL含铬废水置于250mL锥形瓶中，加入一定量煤矸石，调节废水pH，置于振荡器上振荡，使废水与煤矸石充分接触，进行静态吸附，静置后过滤。测定滤液中Cr（VI）的残留浓度，计算Cr（VI）的去除率。6.2煤矸石处理含铬废水试验6.2.1ＰＨ值对铬去除率的影响取10个装有3.0g煤矸石的250mL锥形瓶，分别加入不同pH值含铬废水50mL，振荡11，进行静态吸附，结果见图1。图1pH值对吸附效果的影响由图1可见，pH值对去除率影响较大。这与煤矸石成分有关，试验采用的煤矸石由于S03含量较高，当pH小于10时，Ca0与Si02形成水合硅酸铝凝胶，被溶解的Al203、S03生成了Al（0H）3沉淀，而Al（0H）3也有一定的吸附性，可以促进煤矸石对铬离子的吸附。发生如下反应:11n洛阳理工学院毕业设计（论文）S03+Al203+20H-+2H20=2Al（0H）3+S042–使煤矸石的吸附性能大大提高。当pH值进一步提高至10以上时，Al（0H）3+0H-=Al02-+2H20生成的Al（0H）3沉淀被溶解，并释放其吸附的铬离子，使去除率降低。可见，废水pH=10时，煤矸石对含铬废水去除率最高，因此确定煤矸石吸附含铬废水的最佳pH=10。6.2.2煤矸石用量不同对铬去除率的影响调节废水pH=10，控制煤矸石用量进行静态吸附，结果见图2。图2煤矸石用量对吸附效果的影响由图2可以看出，随着煤矸石用量的增加，铬的去除率不断提高；当煤矸石用量小于3.0g时，随着煤矸石用量的增加，铬去除率变化较大；当煤矸石用量大于3.0g时，铬的去除率可达90%，基本趋于稳定，去除率变化不大。因此，当实验室模拟含铬废水的体积为50mL，质量浓度为100mg/L时，煤矸石的最佳用量为3.0g，Cr（VI）与煤矸石的最佳比值为5mg/3g。6.2.3粒度对铬去除率的影响6.2.4反应时间对铬去除率的影响调节废水pH=10，煤矸石用量为3g，控制煤矸石与含铬废水的吸附接触时间进行静态吸附，结果见图3。图3吸附接触时间对吸附效果的影响由图3可以看出，吸附接触时间在21内时，随着时间的延长，去除率明显增加；时间大于21后，去除率变化不明显。所以，确定最佳吸附接触时间为21。6.2.5搅拌对镍去除率的影响6.2.6温度对镍去除率的影响——吸附等温线在温度一定的条件下，吸附量随吸附质平衡浓度的提高而增加。吸附量随吸附质12n洛阳理工学院毕业设计（论文）平衡浓度的变化曲线称为吸附等温线［10］。表述吸附等温线的常见模式有Freundlic1等温式、Langmuir等温式。利用拟合吸附等温线能够说明煤矸石对含铬废水吸附的类型，为吸附机理的研究和探讨提供依据。吸附等温线数据如表1所示。表1吸附等温线实验数据Freundlich等温式为：logg=logI+6logc，式中I、6为吸附常数［6］，g（mg/g）为单位质量煤矸石对Cr（!）的吸附量，c（mg/L）为吸附平衡时上清液Cr（!）的平衡质量浓度。按Freundlich等温式拟合表1实验数据，所得方程为：logg=0.7780+0.9716logc，相关系数!=0.9972；统计检验结果：（1）t=30.28>t0.01（8）（=3.36），可见logc和logg之间有非常显著意义相关。表明煤矸石吸附处理含铬废水符合Freundlich等温模式。(2)I~gnuir等温式是从动力学角度出发，通过一些假设条件而推导出来的单分子吸附公式。其等温式为：c／q=o+6c，式中o、b为吸附常数。按I．,mgnf,r等温式拟合实验数据，相关系数u=0．3703；统计检验结果：(3)t=1．130.316去除率（%）15．713．05．22．6由表2可知，粒度越小煤矸石比表面积大反应充分去除率高。7.2.4反应时间对镍去除率的影响取25mg/L的镍标液200mL，5份，调PH=5，用粒度小于0.08mm的煤矸石1g，在反应时间不同与去除率的关系，实验结果如表3：表3反应时间和去除率关系时间(h)246810去除率（%）0.617.228.7541.8566.85由表3可知：时间长了，去除率高。7.2.5搅拌对镍去除率的影响取25mg/L的镍标液200mL，1份，调PH=5，用粒度小于0.07mm的煤矸石1g，实验结果如表4：表4搅拌和去除率关系时间(h)246去除率（%）搅拌324563不搅拌0．517．241．85由表4可知，在搅拌下，煤矸石对去除率影响很大。7.2.6温度对镍去除率的影响取25mg/L的镍标液200mL，调PH=5，用粒度小于0.07mm的煤矸石1g，在加热温度不同下，实验结果如表5：表5温度和去除率关系反应前Ni2+（mg/L）2.55.0102030去除率（%）25℃14.0149.311.314.240℃24.830.22215.321.4吸附量mg/g25℃0.0350.070.0940.2250.42540℃0.0620.1510.220.3070.642由表5可看出因温度高，去除率提高。7.3改性实验在煤矸石中加一些还原过的铁粉，改性处理是在不同的时间和温度下进行的，最后用改性的煤矸石进行对废水中的镍处理。在50℃，100℃，150℃，200℃，250℃，300℃，350℃，400℃，450℃，500℃温度下，分别用煤系硫铁矿与铁粉配比为100：1，100：5，100：10，100：20，100：30，100：35，100：40，加热时间t=10min,煤矸石的粒度为<0.08mm。7.3.1PH值对镍去除率的影响取200mg/L废水60mL，调PH=5，取温度260℃，配比为200：20，加入改性硫铁矿0.15g，反应4.5h后，实验结果如表6：16n洛阳理工学院毕业设计（论文）表6PH值和去除率关系PH值23456去除率（%）68．859．155．947．347．3由表6可知，PH值高，去除率降低。7.3.2不同温度和不同配比下对镍去除率的影响取25mg/L废水200mL，调PH=5，加入3.1所示的煤矸石0.15g，反应4.5h，实验结果如图2所示：图2不同加热温度和配比对去除率影响由图2可看出：配比为200：20时，去除率最佳。7.3.3不同粒度改性后对镍去除率的影响取25mg/L废水200mL，调PH=5，温度t=250℃,配比为200：20，加热15分钟，取0.15g的煤矸石，反应4.5h后，实验结果如表7：表7不同粒度和去除率的关系粒度（mm）<0.080.08-0.160.16-0.315>0.315去除率（%）90.9345.919.357.6由表7可知：粒度越小，去除率越高。7.3.4反应时间对镍去除率的影响取25mg/L废水100mL，调PH=5，温度t=250℃,配比为200：20，取0.15g的煤矸石。实验结果如表8：表8反应时间对镍去除率的影响时间(min)10203040去除率（%）12．370.7587．997由表9可知，时间越长，煤矸石处理效果越好。17n洛阳理工学院毕业设计（论文）第8章煤矸石处理含汞废水的实验研究8.1实验部分8.1.1仪器722分光光度计，恒温箱，100mL比色管。8.1.2试剂硝酸、NiSO4·6H2O、柠檬酸铵、碘化钾、Na2-EDTA。8.1.3实验材料高硫煤矸石是实验用品，组成部分为FeS2和C，硫占32.13%。含镍废水由NiSO4·6H2O。8.1.4分析方法用丁二酮肟分光光度法测试镍的含量8.2煤矸石处理含镍废水的实验8.2.1ＰＨ值对镍去除率的影响取Ni2+C为25mg﹒L-1的标溶200mL，调节PH为3-7，各加入1g小于0.08mm的煤矸石，反应4.5h后，实验结果于图1：40302010去除率（%）023456PH值图1废水的PH值与去除率之间的关系由图1可知：PH值和去除率关系很密切，当PH=4出现去除率最高值。8.2.2加入量不同对镍去除率的影响取25mg/L的镍标液200mL，调至PH=5，加入质量不同的煤矸石，反应4.5h后，实验结果如表1:表1加入量不同对去除率关系加入量（g）0．51．01．52．02．53．0去除率3．215．716．424．435．239．9（%）由表1可知，量的增加去除率提高。18n洛阳理工学院毕业设计（论文）8.2.3粒度对镍去除率的影响取25mg/L的镍标液200mL，调PH=5，投入粒度不同煤矸石各1.0g，反应4.5h，实验结果如表2：表2粒度对去除率之间的关系粒度（mm）<0.080.08-0.160.16-0.317>0.316去除率（%）15．713．05．22．6由表2可知，粒度越小煤矸石比表面积大反应充分去除率高。8.2.4反应时间对镍去除率的影响取25mg/L的镍标液200mL，5份，调PH=5，用粒度小于0.08mm的煤矸石1g，在反应时间不同与去除率的关系，实验结果如表3：表3反应时间和去除率关系时间(h)246810去除率（%）0.617.228.7541.8566.85由表3可知：时间长了，去除率高。8.2.5搅拌对镍去除率的影响取25mg/L的镍标液200mL，1份，调PH=5，用粒度小于0.07mm的煤矸石1g，实验结果如表4：表4搅拌和去除率关系时间(h)246去除率（%）搅拌324563不搅拌0．517．241．85由表4可知，在搅拌下，煤矸石对去除率影响很大。8.2.6温度对镍去除率的影响取25mg/L的镍标液200mL，调PH=5，用粒度小于0.07mm的煤矸石1g，在加热温度不同下，实验结果如表5：表5温度和去除率关系反应前Ni2+（mg/L）2.55.0102030去除率（%）25℃14.0149.311.314.240℃24.830.22215.321.4吸附量mg/g25℃0.0350.070.0940.2250.42540℃0.0620.1510.220.3070.642由表5可看出因温度高，去除率提高。8.3改性实验在煤矸石中加一些还原过的铁粉，改性处理是在不同的时间和温度下进行的，最后用改性的煤矸石进行对废水中的镍处理。在50℃，100℃，150℃，200℃，250℃，300℃，350℃，400℃，450℃，500℃温度下，分别用煤系硫铁矿与铁粉配比为100：1，100：5，100：10，100：20，100：30，100：35，100：40，加热时间t=10min,煤矸石的粒度为<0.08mm。8.3.1PH值对镍去除率的影响取200mg/L废水60mL，调PH=5，取温度260℃，配比为200：20，加入改性硫铁矿0.15g，反应4.5h后，实验结果如表6：19n洛阳理工学院毕业设计（论文）表6PH值和去除率关系PH值23456去除率（%）68．859．155．947．347．3由表6可知，PH值高，去除率降低。8.3.2不同温度和不同配比下对镍去除率的影响取25mg/L废水200mL，调PH=5，加入3.1所示的煤矸石0.15g，反应4.5h，实验结果如图2所示：图2不同加热温度和配比对去除率影响由图2可看出：配比为200：20时，去除率最佳。8.3.3不同粒度改性后对镍去除率的影响取25mg/L废水200mL，调PH=5，温度t=250℃,配比为200：20，加热15分钟，取0.15g的煤矸石，反应4.5h后，实验结果如表7：表7不同粒度和去除率的关系粒度（mm）<0.080.08-0.160.16-0.315>0.315去除率（%）90.9345.919.357.6由表7可知：粒度越小，去除率越高。8.3.4反应时间对镍去除率的影响取25mg/L废水100mL，调PH=5，温度t=250℃,配比为200：20，取0.15g的煤矸石。实验结果如表8：表8反应时间对镍去除率的影响时间(min)10203040去除率（%）12．370.7587．997由表9可知，时间越长，煤矸石处理效果越好。20n洛阳理工学院毕业设计（论文）结论论文共分两个部分，一部分讲述了对高硫煤矸石、含铬、镍、汞废水的认识，包含来源、用途、测定及处理方法；另一部分讲述了煤矸石改性后处理含铬、镍、汞废水的实验研究。编写过程中，在老师的教诲下，我翻阅了几十本相关专业资料，对煤矸石及重金属废水有了总体的认识，通过认真分析，整理出使煤矸石改性处理后对重金属废水的研究方案。通过反复试验论证、数据分析，最终在导师的指引下，完成论文。结论是对整个研究工作进行归纳和综合而得出的总结，对所得结果与已有结果的比较和课题尚存在的问题，以及进一步开展研究的见解与建议。结论要写得概括、简短。21n洛阳理工学院毕业设计论文谢辞环保产业必将成为一个朝阳而成熟的行业，将其作为终生奋斗的事业是每一个热爱环境科学的人为之骄傲的事情。编写过程中，我非常感谢导师周国强老师在论文构思、专业实践等方面给予的指导，同时感谢王锐和曲阳老师及其他任课老师在编写技巧及专业知识方面提供的帮助。论文在内容上注重结合我国煤矸石利用及废水处理的现状，力求能更好的探索出新的研究方案，理论与实践并重。虽然怀着热忱的心在构思，认真努力的在编写，但我深知自己有很多不足，仍需要不断学习，日后我将勤奋求学、认真实践不负老师厚爱。22n洛阳理工学院毕业设计论文参考文献[1]邓寅生，刑学玲等.煤炭固体废物利用与处置.中国环境出版社.2008[2]杨慧芬,张强.固体废物资源化（第二版）.化学工业出版社.2013.4[3]宁平.固体废物处理与处置.高等教育出版社.2007[4]张荣斌.工业废水中汞的处理技术[J].山东化工.2007(06)[5]王喜富,长褛秀等.煤矸石及其在矿区铁路建设中的应用.煤炭工业版社.2003[6]刘永懋等著.中国松花江甲基汞污染防治与标准研究[M].科学出版社,1998[7]国家环境保护总局,水和废水监测分析方法编委会编,魏复盛主编.水和废水监测分析方法[M].中国环境科学出版社,2002[8]闫旭,李亚峰.含铬废水的处理方法[J].辽宁化工.2010(02)[9]廖亮.含铬废水治理技术的应用[J].环境技术.2002(01)[10]王绍文,姜凤有编著.重金属废水治理技术[M].冶金工业出版社,1993[11]魏玺昌,魏钰恬.影响电镀含铬废水处理的几个问题[J].电镀与环保.2003(05)[12]周青龄,桂双林,吴菲.含铬废水处理技术现状及展望[J].能源研究与管理.2010(02)[13]尚谦,张长水.含汞废水的污染特征及处理[J].有色金属加工.1997(05)[14]邹平,高廷耀,彭海清,何群彪.高浓度含铬废水的预处理[J].中国给水排水.2002(08)[15]张青,周国强.高硫煤矸石处理含镍废水的实验研究[J].环境保护.2008(10)[16]宋志敏,丁建础.用煤系硫铁矿制备含镍废水净化剂的实验研究[J].中国煤田地质.2007(01)[17]胡元钧.含镍废水处理及回收镍的研究进展[J].科技情报开发与经济.2007(21)[18]陈冬梅,王强,熊飞.改性高硫煤矸石处理含镍废水的实验研究[J].非金属矿.2008(02)[19]任志宏.重金属废水中含镍废水的处理[J].太原科技.2007(02)[20]刘哲,刘加龙.国外高硫煤矸石的热处理及利用[J].煤炭加工与综合利用.2005(03)[21]毕银丽,胡振琪,刘杰,吴福勇,武玉坤.粉煤灰和煤矸石长期浸水后pH的动态变化[J].能源环境保护.2003(03)[22]李丽华,王会娟,李林静.活性炭吸附法净化含铬废水的研究[J].辽宁化工.2008(12)[23]丁建础,周国强.煤矸石中硫铁矿在处理含铬(Ⅵ)废水中的应用[J].环境工程.2004(05)[24]王现丽,牛云峰,吴俊峰.改性煤矸石作为废水处理吸附剂的试验研究[J].金属矿山.2010(07)[25]吴幼权.粉煤灰改性及其吸附性能研究[D].重庆大学2006[26]佘振宝,宋乃忠编著.沸石加工与应用[M].化学工业出版社,2005[27]沈黎,孙勇,翁家峰,胡劲.膜电解法处理模拟含铬废水[J].云南化工.2010(01)[28]陈冬梅,王强.煤系硫铁矿处理含汞废水的研究[J].洛阳师范学院学报.2005(05)[29]唐宁,柴立元,闵小波.含汞废水处理技术的研究进展[J].工业水处理.23n洛阳理工学院毕业设计论文2004(08)[30]文海,格根托雅,刘志国.用硫化钠处理含汞废水方法的研究[J].内蒙古石油化工.2000(03)[31]高玉红,刘卫洁,王建森.用焦炭吸附处理含铬废水的试验研究[J].湿法冶金.2010(01)[32]黄美荣,王琳,易辉,李新贵.废水中汞离子去除方法的研究进展[J].化工环保.2007(02)[33]滕宗焕.改性粉煤灰的制备及其在含Cu2+、Zn2+、Cr6+废水中的应用研究[D].昆明理工大学2007[34]谢新苹.表面掺杂改性竹活性炭对汞离子吸附行为研究[D].中国林业科学研究院2013[35]包正铎,王建旭,冯新斌,商立海.贵州万山汞矿区污染土壤中汞的形态分布特征[J].生态学杂志.2011(05)[36]蔡阳,黄华倩.含汞废水的无害化处理技术及应用[J].中国氯碱.2012(05)[37]连明磊,冯权莉.煤矸石制无机高分子絮凝剂进展[J].无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