摘要：用雞蛋殼處理某溶浸實(shí)驗(yàn)室酸性含銅廢水(ρ(Cu2+)為143.00 mg/L,pH值為1.80~2·00)。研究了不同煅燒溫度、蛋殼用量和粒度,以及攪拌速度對(duì)處理效果的影響。結(jié)果表明:在煅燒溫度為400℃,蛋殼用量為 25 g/L,蛋殼 粒度為0.25 mm,攪拌速度為240 r/min的條件下,蛋殼可將酸性含銅廢水的pH值由1.80~2.00 提高到6.86~7.34,ρ(Cu2+)降低到0.09~0.43 mg/L,去除率可達(dá)99.70%~99.94%,處理后廢水符合GB 8978—1996《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。因此,用雞蛋殼處理酸性含銅廢水,工藝簡(jiǎn)單、操作方便、處 理效果好,達(dá)到了“以廢治廢”的目的,具有一定的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：雞蛋殼;酸性含銅廢水;去除率

礦山酸性含銅廢水排入到地下水后,會(huì)使水體的pH值發(fā)生變化,破壞其自然緩沖作用,消滅 或抑制微生物的生長(zhǎng),妨礙水體的自凈功能,導(dǎo)致水體出現(xiàn)發(fā)臭、變綠等現(xiàn)象,給人們的健康、生活及生產(chǎn)帶來較大的危害。水體中的銅元素不能被 微生物分解,且與人體中某些組織的親和力較強(qiáng), 結(jié)合后會(huì)抑制某些酶的活力,從而對(duì)人體產(chǎn)生毒 害作用[1]。目前,酸性含銅廢水常見的處理方法有中和沉淀法、氧化還原法、溶劑萃取法、離子交換法等[2]。其中,石灰中和沉淀法雖然工藝簡(jiǎn)單、運(yùn)行成本低,但處理后的水質(zhì)達(dá)不到排放標(biāo)準(zhǔn),且隨著水體酸堿度和鹽溶液溶解度的變化,含銅沉淀物的溶解度發(fā)生改變,造成二次污染[3]。

我國是世界上養(yǎng)殖禽類數(shù)量最多的國家之一,禽蛋年產(chǎn)量占世界禽蛋年產(chǎn)量的43%,每年產(chǎn)生400多萬t蛋殼。如果將這些蛋殼廢棄,不僅對(duì)環(huán)境造成污染,而且造成資源的浪費(fèi)[4],因 此,對(duì)蛋殼資源化研究與開發(fā)具有重要的理論與 實(shí)際意義。用雞蛋殼處理酸性含金屬廢水,不僅保護(hù)了環(huán)境,還起到“以廢治廢”的目的。胡巧開等[5-7]用雞蛋殼-粉煤灰分別處理酸性含鉛廢水、酸性含氟廢水和酸性含鎘廢水,已取得了較好的效果。目前還沒有關(guān)于用雞蛋殼處理酸性含銅廢 水的報(bào)道。雞蛋殼主要是由碳酸鈣組成,其質(zhì)量分?jǐn)?shù)在95%以上。將蛋殼高溫煅燒后形成氧化鈣, 氧化鈣可中和廢水的酸性,并將銅轉(zhuǎn)變?yōu)闅溲趸~ 沉淀物進(jìn)行清除;且雞蛋殼具有多孔結(jié)構(gòu),對(duì)銅也有一定的吸附作用。因此筆者對(duì)此進(jìn)行了研究。

1.材料、儀器與方法

1.1材料

1)廢水。取自某溶浸實(shí)驗(yàn)室銅溶浸廢水,主 要組分為Fe3+,S,Si4+和Cu2+,其中ρ(Cu2+)為 143.00 mg/L,遠(yuǎn)超過了GB 8978—1996《污水綜 合排放標(biāo)準(zhǔn)》ρ(Cu2+)<2.00 mg/L的三級(jí)標(biāo)準(zhǔn), 其他組分含量為微量,均未超標(biāo),廢水pH為 1·80~2.00。

2)蛋殼。將雞蛋殼洗凈于100℃烘干,研細(xì) 過篩,裝入封口袋備用。

1.2　儀器

MP2002型電子天平;Delta320型酸度計(jì)和 TMF-2200型馬弗爐;JJ-4B型六聯(lián)電動(dòng)攪拌器; 202A-0型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱;WFX-120原子 吸收儀。

1.3方法

1)試驗(yàn)方法。取一定量的雞蛋殼于250 mL 的燒杯中,加入100 mL含銅廢水,攪拌、靜止各 30 min后取上清液分別測(cè)定pH值和ρ(Cu2+)。

2)分析方法。按照GB 6920—1986《水質(zhì)pH 值的測(cè)定玻璃電極法》測(cè)定溶液的pH值。按照 GB 7475—1987《水質(zhì)銅、鉛、鋅、鎘的測(cè)定原子吸 收分光光度法》測(cè)定溶液中ρ(Cu2+),所用的鹽酸 (配制成215 g/L)、硝酸(配制成230 g/L)、硫酸 銅均為優(yōu)級(jí)純。

3)評(píng)價(jià)方法。按照GB 8978—1996中 ρ(Cu2+)<0.50 mg/L的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)價(jià)。

2.結(jié)果與討論

2.1雞蛋殼煅燒溫度對(duì)廢水處理效果的影響

取分別在100,200,300,400,500℃下煅燒2 h、初定粒度為0.25 mm的雞蛋殼各3.0 g進(jìn)行 試驗(yàn),結(jié)果見圖1。

由圖1看出:雞蛋殼對(duì)酸性含銅廢水有很好 的處理效果,且煅燒后對(duì)酸性含銅廢水處理效果 更好。未煅燒蛋殼(100℃烘干)對(duì)銅的去除率為 92%;隨著煅燒溫度的升高,處理后的廢水的pH 值和銅的去除率也升高,當(dāng)煅燒溫度為400℃時(shí), 廢水的pH值由1.82上升到7.34,銅的去除率達(dá) 到了99.93%,處理后廢水符合GB 8978—1996 規(guī)定的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn);煅燒溫度超過400℃后,對(duì)廢水 pH值的中和能力和銅的去除率開始下降,因此 可以確定400℃為最佳煅燒溫度。

2.2雞蛋殼用量對(duì)廢水處理效果的影響

分別稱取經(jīng)400℃煅燒、粒度為0.25 mm的 雞蛋殼1.0,1.5,2.0,2.5,3.0,4.0 g進(jìn)行試驗(yàn), 結(jié)果見圖2。

由圖2可以看出:蛋殼用量小于25 g/L時(shí), 隨著蛋殼用量的增加,銅的去除率和廢水的pH 值都在升高,當(dāng)?shù)皻び昧繛?5 g/L時(shí),銅的去除 率達(dá)99.9%,pH為6.86,之后再增加蛋殼的用 量,雖然pH值繼續(xù)上升,但銅的去除率增加幅度很小,因此確定25 g/L為最佳用量。

2.3雞蛋殼粒度對(duì)廢水處理效果的影響

取經(jīng)400℃煅燒、粒度分別為0.1,0.25, 0·5,1 mm的雞蛋殼各2.5 g進(jìn)行試驗(yàn),結(jié)果見圖3。

由圖3看出:雞蛋殼的粒度對(duì)廢水的處理效果有較大的影響,蛋殼粒度越粗,廢水的處理效果越差;粒度小于0.25 mm的蛋殼對(duì)廢水的處理效 果較好;而當(dāng)?shù)皻さ牧６葹?.25 mm時(shí)處理效果 最好,此時(shí)銅的去除率達(dá)99.8%,pH值為6·69, 處理后廢水符合GB 8978—1996規(guī)定的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn),因此確定0.25 mm為最佳粒度。

2.4攪拌速度對(duì)廢水處理效果的影響

取2.5 g經(jīng)400℃煅燒、粒度為0.25 mm的 蛋殼5份,設(shè)定轉(zhuǎn)速分別為120,150,180,240, 300 r/min進(jìn)行試驗(yàn),結(jié)果見圖4。

由圖4看出:攪拌速度對(duì)廢水處理效果是有一定影響的。攪拌速度低于240 r/min時(shí),隨著攪拌速度的增大,廢水的處理效果提高,達(dá)240 r/min時(shí),銅的去除率為99.8%,廢水的pH值為 6.7;之后再增加攪拌速度,雖然pH值繼續(xù)升高, 但銅的去除率增加的幅度不大,因此從節(jié)能的角度考慮,確定240 r/min為最佳攪拌速度。

3.結(jié)論與建議

通過對(duì)某溶浸實(shí)驗(yàn)室浸銅廢水的試驗(yàn)研究, 初步得出雞蛋殼對(duì)酸性含銅廢水有很好的處理效果的結(jié)論。在煅燒溫度為400℃,蛋殼用量為25 g/L,蛋殼粒度為0·25 mm,攪拌速度為240 r/min的條件下,雞蛋殼可將酸性含銅廢水的pH 值由1.80~2.00提高到6.86~7.34,ρ(Cu2+)降低到0.09~0.43 mg/L,銅去除率可達(dá)99·70%~ 99.93%,處理后廢水符合GB 8978—1996規(guī)定的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn),并體現(xiàn)了“以廢治廢”的原則。該方法具有工藝簡(jiǎn)單、操作方便、處理效果好、運(yùn)行費(fèi)用低的特點(diǎn),因此,在酸性礦山廢水處理中具有廣闊的應(yīng)用前景。

該次試驗(yàn)廢水主要取自于銅礦溶浸實(shí)驗(yàn)室,不能完全代表礦山酸性含銅廢水的水質(zhì),試驗(yàn)條件的可行性還需進(jìn)一步驗(yàn)證,且除銅后蛋殼渣與生活垃圾一同送往城市生活垃圾填埋場(chǎng)是否可行都需進(jìn)行相關(guān)的研究論證,因此建議在今后對(duì)真正的礦山酸性含銅廢水進(jìn)行正交試驗(yàn)研究,以進(jìn)一步驗(yàn)證該方法的可行性,并對(duì)除銅后蛋殼渣的處置方法進(jìn)行研究。

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