赤泥-黄土协同净化含Cd(Ⅱ)酸性矿井废水

为改善固体废弃物赤泥(red mud, RM)对含Cd(Ⅱ)酸性矿井废水(acid mine drainage, AMD)的净化能力,采用RM和天然黄土(loess, L)协同处理含Cd(Ⅱ)-AMD。通过批试验探究了RM和L的质量比、初始pH、接触时间、投加量和颗粒粒径对RM和L混合材料(RM-L)处理AMD效果的影响。结果表明:L显著改善了RM-L对酸性溶液的pH缓冲能力,降低碳酸盐结合态Cd(Ⅱ)的占比。RM-L协同处理含Cd(Ⅱ)-AMD的最优质量比为7∶3。增加最优质量比下RM-L(RM-L73)的投加量和减小RM-L73的颗粒粒径均能够提高Cd(Ⅱ)的去除效率。对于初始浓度为100 mg/L和初始pH=3的AMD,8 g/L的RM-L73对Cd(Ⅱ)的去除率可达99.2%,并能够将AMD的pH提高至8.0。通过扫描电镜(scanning electron microscope,SEM)和X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)发现RM和L混合后的RM-L73颗粒具有良好的分散度,RM-L73中的方解石和硅铝矿物对AMD的中和以及Cd(Ⅱ)的去除发挥重要作用。

磷酸钾改性秸秆生物炭高效去除酸性矿山废水中的镉

目的:磷酸盐改性被认为是提高秸秆生物炭(RBC)去除酸性矿山废水中Cd(Ⅱ)性能的潜在策略,本研究采用磷酸钾对水稻秸秆生物炭(KRBC)进行改性,以提高其对酸性矿山废水中Cd(Ⅱ)的吸附性能。方法:采用批量吸附试验探究溶液初始pH、共存离子、腐殖酸浓度、吸附时间及Cd(Ⅱ)初始浓度对吸附剂去除Cd(Ⅱ)影响,并调查改性生物炭对Cd(Ⅱ)去除的潜在机理。结果:吸附试验表明在溶液pH为5.0~7.0时,KRBC对水溶液中Cd(Ⅱ)具有较好去除性能。此外,共存离子K^(+)、Na^(+)、Ca^(2+)、Mg^(2+)、NO-3和SiO_(3)^(2-)对RBC和KRBC去除Cd(Ⅱ)没有影响,而PO_(4)^(3-)、CO_(3)^(2-)及腐殖酸对去除Cd(Ⅱ)具有促进作用。拟二阶动力学模型和Langmuir模型可以更好地描述Cd(Ⅱ)的吸附过程。RBC和KRBC对Cd(Ⅱ)的最大吸附能力分别为57.93 mg/g和159.46 mg/g。潜在的去除机理包括络合、静电作用、阳离子-π相互作用及共沉淀。在经过三次再生性试验后,RBC和KRBC对50 mg/L的Cd(Ⅱ)去除率分别为20.18%和86.75%。结论:以上结果表明磷酸钾改性生物炭在去除酸性矿山废水中的Cd(Ⅱ)具有更大的潜力。

不同吸附材料对废水中Cd(Ⅱ)的吸附动力学及机理

选择稻壳生物炭、钠基膨润土和天然硅藻土3种常见吸附材料,进行了系列吸附试验,并采用扫描电镜(SEM)和傅里叶红外光谱(FTIR)分析对吸附材料进行了表征,研究3种吸附材料对污水中Cd(Ⅱ)的吸附动力学及吸附机理,结果表明:3种吸附材料对Cd(Ⅱ)的吸附都符合准二级动力学模型,对溶液中Cd(Ⅱ)的吸附均为物理-化学复合过程。生物炭对溶液中Cd(Ⅱ)的吸附机制主要是其孔道内的钙氧化物以及表面的含氧官能团,膨润土和硅藻土则主要依赖于比表面积、表面微孔和双键官能团作用。

膨润土-钢渣复合材料处理含Zn^(2+)酸性矿山废水

通过震荡吸附试验,对比研究膨润土、钢渣、膨润土-钢渣复合粉末状材料、膨润土-钢渣复合颗粒材料对含Zn2+酸性矿山废水处理效果,确定最佳吸附材料及其最佳反应条件,结果表明:8∶2膨润土-钢渣复合粉末状材料对含Zn2+的酸性矿山废水处理效果最好;对于p H值为3~4、Zn2+质量浓度为50 mg/L的酸性矿山废水,当复合吸附剂用量为7 g/L、吸附时间为120 min时,对酸性矿山废水中Zn2+去除率可达98.43%,处理后水的p H值为7.8,可达标排放;膨润土-钢渣复合材料既释放碱度中和酸,同时又对Zn2+发生了吸附、沉淀、絮凝聚沉协同作用。

矿山含铜酸性废水硫化沉淀过程中硫化氢产生量的控制

对矿山含铜酸性废水硫化沉淀的过程进行了理论分析和实验研究,并提出了控制硫化氢气体产生量的措施。实验结果表明:在矿山含铜酸性废水硫化沉铜过程中,硫氢化钠被Fe^3+还原成单质硫的反应最容易发生,其次为硫氢化钠与Cu^2+生成CuS沉淀的反应,产生硫化氢气体的趋势很弱,而生成FeS的趋势最弱;当反应终点电位控制在200 mV时,铜基本上沉淀完全,铁沉淀率很小;硫氢化钠的过剩量较小,可在最大程度上减少硫化氢气体的产生量;随着溶液酸度增加,硫化氢气体的产生量逐渐增加。硫化沉淀反应体系的硫酸质量浓度宜控制在小于4 g/L。

含硫矿山酸性废水及其金属离子污染防治方法的探讨

讨论了普遍分布的各种含硫矿山所排放的酸性废水的产生机理和对水质产生的环境危害影响。为了减少酸性废水对水质的污染,最终探讨了防治结合的治理方法。

矿山含铜酸性废水处理研究

针对矿山含铜酸性废水特点,采用石灰中和沉淀法和石灰调pH—铁屑置换—石灰沉淀法分别进行试验,结果表明,石灰调pH—铁屑置换—石灰沉淀法不仅可以使废水经处理后达到排放标准,而且废水中的大部分铜资源得以回收利用,具有较好的经济效益和环境效益。

乳状液膜自矿山含铜酸性废水中提取铜的研究

研究了乳状液膜分离废水中Cu2+机理和过程,并进行了液膜连续处理人工废水和矿山酸性含铜废水实验,结果表明,液膜分离技术可应用于矿山酸性含铜废水的处理。

膨润土-钢渣颗粒对含Mn^(2+)酸性矿山废水的去除

自行研发的膨润土-钢渣复合颗粒是廉价高效矿物材料。通过探究其对Mn^(2+)的去除效果及pH变化规律,对比分析了复合颗粒、脱碱颗粒与单独加碱对Mn^(2+)的去除效果、现象及复合颗粒表面微观结构的SEM表征、XRD矿物相特征,探究其处理含Mn^(2+)酸性矿山废水的协同机理。结果表明,复合颗粒处理含Mn^(2+)废水不仅具有吸附、化学沉淀作用,且表面吸附Mn^(2+)并形成表面化学沉淀后还会继续吸附发生聚沉作用,Mn^(2+)在复合颗粒表面的赋存状态主要以Mn-Si-O相结合的矿物相及Ca Mn4Si5O14(OH)2聚合沉淀存在。

湖南某矿区灌溉土壤对酸性矿山废水中Cd的吸附研究

为了探明土壤对酸性矿山废水中Cd的吸附机理,以湖南省攸县某矿区灌溉土壤为研究对象,模拟酸性矿山废水的化学特征,通过批试验,研究灌溉土壤中Cd的吸附特征,并对其影响因素进行了探究。结果表明,在酸性条件下(模拟灌溉水溶液pH=3.7),灌溉土壤对Cd^(2+)的吸附分为两个阶段,第一个阶段快速吸附阶段发生在试验的前60 min,之后转为缓慢吸附,其吸附动力学过程符合准二级动力学模型(r^(2)=0.999 4);Langmuir模型、Freundlich模型和Temkin模型均能较好地描述Cd^(2+)在灌溉土壤上的吸附,但Langmuir模型(r^(2)=0.992 5)可以更好地描述土壤对Cd^(2+)的吸附,其所计算出的饱和吸附量为9.85 mg/kg;通过对热力学模型进行拟合,得出灌溉土壤对Cd^(2+)的吸附为自发、放热、混乱度低的反应;随着溶液pH上升,灌溉土壤对Cd^(2+)的吸附量逐渐增加,pH升至6.1时,其吸附量达到最高,为0.79 mg/kg;灌溉土壤对Cd^(2+)的吸附量与与离子强度呈反比;土壤有机质可显著提高灌溉土壤对Cd^(2+)的吸附能力,而Pb^(2+)的存在抑制了灌溉土壤对Cd^(2+)的吸附。该研究结果对矿山Cd污染治理具有重要的指导意义。

不同吸附剂对污水中Cd(Ⅱ)的吸附特征研究

吸附剂性质和投加量是污水吸附处理的关键参数,影响污水处理的成本和效率。选择稻壳生物炭、钠基膨润土和天然硅藻土3种常见吸附材料,研究对比了材料性质和投加量对Cd(Ⅱ)去除效果的影响。结果表明:3种吸附材料均在30 min时达到吸附平衡,最佳投加量分别为:生物炭10 g/L、膨润土5 g/L、硅藻土20 g/L,此时每种材料对Cd(Ⅱ)的去除率均达到最大,分别为96.0%、97.2%、58.5%。为含镉废水高效处理材料和投加量的选择提供了数据支撑。

抗坏血酸稳定纳米零价铁的制备及其在含Cd(Ⅱ)废水处理中的应用

利用液相还原法制备抗坏血酸稳定纳米零价铁(AAS-n ZVI)并将其应用于含Cd(Ⅱ)废水的处理。在确定最佳AAS/Fe^(2+)(摩尔比)的基础上,研究了AAS-n ZVI投加量、反应时间和溶液初始p H对Cd(Ⅱ)处理效果的影响,通过L_9(3~4)正交试验优化AAS-n ZVI处理含Cd(Ⅱ)废水的工艺条件;考察了AAS-n ZVI的空气稳定性及其处理含Cd(Ⅱ)废水的动力学特性;通过SEM和XRD对处理Cd(Ⅱ)前后的AAS-n ZVI进行形貌观测和表征分析。结果表明,AAS/Fe^(2+)(摩尔比)为1∶3时,AAS-n ZVI对Cd(Ⅱ)去除的去除效果最佳。AAS-n ZVI投加量、反应时间和溶液初始p H对Cd(Ⅱ)去除率的影响均达到显著水平(p<0.05),其中AAS-n ZVI投加量的影响达到极显著水平(p<0.01);其显著性大小依次为:AAS-n ZVI投加量>反应时间>溶液初始p H。在AAS-n ZVI投加量为2.0g/L、反应40min、溶液初始p H=6的最佳工艺条件下,含Cd(Ⅱ)废水(初始浓度20mg/L,溶液体积100m L)的去除率可达92.62%。AAS-n ZVI具有很好的空气稳定性,空气中放置15d的AAS-n ZVI对Cd(Ⅱ)的去除率仅下降1.99%。AAS-n ZVI对Cd(Ⅱ)的去除较好地符合准一级动力学模型,可用L-H动力学模型描述;AAS-n ZVI对Cd(Ⅱ)的去除是吸附和还原共同作用的结果。

膨润土-钢渣混配处理含Mn2+酸性矿山废水

通过静态吸附实验,对膨润土-钢渣复配材料配比进行研究,探讨对含Mn2+酸性矿山废水吸附处理效果,并筛选出最佳配比吸附材料和吸附条件。结果表明:膨润土-钢渣复配粉末状(5∶5)的材料对含Mn2+酸性矿山废水处理效果最好;当膨润土-钢渣复配粉末状材料的最佳焙烧时间和温度为1 h,450℃,p H为4~5,Mn2+质量浓度为100 mg/L酸性矿山废水,复配吸附剂用量为5 g/L,吸附时间1 h时,对酸性矿山废水去处率高达92%,处理后p H值为8. 0,可以达标排放.

硫化沉淀法处理矿山酸性废水研究

对沉淀浮选机理进行了分析 ,讨论了选择性沉淀 浮选技术 ,论述了硫化沉淀浮选法不仅能处理矿山含重金属离子废水 。

山西莫底沟矿区含硫矿物产酸潜力评估

含硫矿物产酸潜力的综合评估对于酸性矿山废水防治和生态环境保护具有重要意义。以山西省河津市莫底沟矿区为例,基于岩石样品地球化学静态测试结果,结合含硫矿物储量和矿井涌水量估算,综合评估了莫底沟矿区含硫矿物的产酸潜力。结果表明:莫底沟矿区内太原组10号煤、本溪组铝土矿和本溪组硫铁矿均具有产酸潜力,太原组煤层间的灰岩不具备产酸潜力;估算出莫底沟矿区的最大产酸量为1.9万t H_(2)SO_(4),年产酸性废水量为30.9万m^(3),产酸年限为265.5 a;对评估过程中的不确定因素进行分析发现,最大产酸量偏大,年产酸性废水量偏小,产酸年限偏大。

利用锰氧化细菌处理矿山废水的可行性研究

以KMnO4改性锰砂、未经改性锰砂、陶粒和碳酸盐岩4种载体材料,分为接种Mn(Ⅱ)氧化细菌试验组和未接种试验组,在好氧条件下探究不同Mn2+浓度、HRT、重金属离子以及pH值对接种Mn(Ⅱ)氧化细菌在不同填料上去除Mn2+效果的影响。试验结果表明,在进水Mn2+浓度为20 mg/L时各组去除效果最佳;重金属存在对各组影响不明显;在Fe2+存在的条件下,接种改性锰砂和非改性锰砂组处理效果优于非接种组;低pH值对Mn(Ⅱ)氧化细菌影响显著。

硫酸盐还原菌及其在废水厌氧治理中的应用

硫酸盐还原菌(SRB)在废水处理方面有独特的优势,在厌氧环境中能以硫酸盐作为电子受体降解有机污染物。本文阐明了SRB处理废水中污染物的机理,综述了国内外利用SRB处理重金属离子废水、含硫酸盐有机废水和酸性矿山废水的研究进展。最后总结了目前在工程应用方面尚存在的问题。

固定床吸附柱处理含Mn^(2+)酸性矿山废水

为了探究同步去除酸性矿山废水(AMD)中酸度及重金属离子的新型多功能矿物环保材料,确定最佳运行方式,在固定床操作条件下,对比研究复合颗粒吸附柱、锰砂柱、复合颗粒-锰砂混合填充柱对AMD中酸度、Mn^(2+)的去除效果,确定小型连续流反应器的最佳吸附剂;在确定最佳吸附剂的基础上,对比研究升流淹没式、降流淹没式、降流非淹没式吸附柱对AMD中酸度、Mn^(2+)的去除效果,确定小型连续流反应器的最佳运行方式;并结合SEM、XRD等微观分析揭示复合颗粒动态吸附去除重金属离子的规律及机理。实验结果表明:3种吸附材料对Mn^(2+)的吸附容量关系为:PG柱(28.871 mg·g^(-1))>PG-MS柱(16.935 mg·g^(-1))>MS柱(2.194 mg·g^(-1));3种运行方式对Mn^(2+)的吸附容量关系为:降流非淹没式(28.817mg·g^(-1))>升流淹没式(26.532 mg·g^(-1))>降流淹没式(23.479 mg·g^(-1))。因此,固定床吸附柱处理含Mn^(2+)酸性矿山废水动态实验的最佳吸附材料为膨润土-钢渣复合颗粒,复合颗粒的最佳运行方式为降流非淹没式。PG在去除Mn^(2+)的过程中不仅存在吸附、化学沉淀等作用,还存在聚沉作用,即具有吸附-聚沉协同作用,并且Mn^(2+)在复合颗粒表面的赋存状态主要以Mn-Si-O相结合的矿物相以及Ca Mn7O12沉淀物存在。

电渗析处理含铜酸性废水的实验研究

针对矿山酸性废水铜离子浓度和酸度高的特点,以模拟含铜酸性废水为研究对象进行电渗析处理工艺实验研究。实验结果表明:通过多段电渗析处理后,淡化室的废水Cu2+、H+去除率可达到97.08%和99.20%;浓缩液还可以有效富集废水中的Cu2+、Fe3+、H+等离子,为后续的资源化利用提供了便利。研究工作对含铜酸性废水治理及资源化作出了有益的探索,有助于矿山的可持续发展。

巯基改性小麦秸秆对镉吸附与解吸的性能及机制

将小麦秸秆(WS)经碱预处理和巯基丙酰基改性后,制备出对Cd(Ⅱ)具有螯合作用的吸附剂巯基丙酰化小麦秸秆(MPWS).采用静态吸附实验、解吸实验和各种表征方法研究了MPWS对Cd(Ⅱ)的吸附、解吸性能与机制.结果表明,当振荡速率为150r/min、吸附温度为30℃、吸附时间为2h、水样初始pH值为6.0时,MPWS对Cd(Ⅱ)的吸附效果最佳,Cd(Ⅱ)初始浓度为100mg/L水样中Cd(Ⅱ)的最高去除率为97.21%.解吸剂HCl溶液和EDTA溶液对MPWS-Cd的解吸性能良好,最高解吸率均可达95%以上.MPWS对Cd(Ⅱ)的吸附行为符合Langmuir等温模型;MPWS对Cd(Ⅱ)的吸附过程以及解吸剂对MPWS-Cd的解吸过程均符合准二级动力学模型,且均为自发吸热过程.MPWS中巯基、胺基、羟基、羧基参与了化学吸附中与Cd(Ⅱ)的配位反应,吸附机制主要包括配位作用、离子交换作用、静电吸附作用和物理吸附作用;HCl溶液对MPWS-Cd的解吸机制主要为质子化作用,EDTA溶液对MPWS-Cd的解吸机制主要为配位竞争作用.