石灰—粉煤灰法处理含氟废水的研究

论文摘要

随着工农业生产的发展,大量的工业废水排放,致使水环境中氟污染被人们越来越关注。工业废水的除氟工艺研究和高氟饮用水降氟化一直是国内外研究的重要课题,目前,我国在低氟工业废水的处理技术上已取得了一定效果,但对超过1 000mol/L的高浓度含氟废水尚缺乏有效的处理手段。本文以模拟高浓度含氟废水（>1 000 mg/L）为研究对象,首次系统地对比研究了两种石灰-粉煤灰联用法（粉煤灰→石灰联用工艺和石灰→粉煤灰联用工艺）处理高浓度含氟废水工艺,系统研究了联用工艺处理过程中温度、pH、除氟剂投加量、PAM、反应时间等因素,以及共存无机离子对联合工艺除氟率的影响。得到的主要研究结果如下:1.对单因素实验研究结果表明,选用盐酸预处理的粉煤灰处理含氟废水,在酸性环境中,且其粒径小于0.15 mm时,对氟离子去除效果最佳;石灰对含氟废水处理的pH最佳值为6.0～7.0。2.粉煤灰→石灰联合工艺研究结果显示,粉煤灰一级吸附阶段,六因素五水平正交实验最优组合为,温度45℃,粉煤灰添加量15.0 g,吸附时间90 min,PAM（质量分数1%）加入量0.05 mL,pH4.0,氟离子初始浓度为350 mg/L;石灰二级沉淀阶段,四因素三水平存在交互设计的正交实验研究结果表明,对除氟效果存在交互影响的因素组合为温度、添加量和时间因素组合,温度、时间和pH因素组合;此阶段用石灰处理正交实验的最优组合为,温度10℃、石灰加入量0.15 g、反应时间60 min、pH 6.88。在最优组合的条件下,粉煤灰→石灰联合工艺处理含氟离子浓度为1 000 mg/L的废水,出水中氟离子浓度为度为20 mg/L左右,尚达不到国家工业废水一级排放标准。共存离子干扰工艺研究结果表明,阳离子、单一阴离子对粉煤灰→石灰联合工艺处理1 000 mg/L高浓度含氟废水呈促进趋势,有利于含氟废水的处理,而当5种阳离子复合、4种阴离子复合浓度高于800 mg/L,干扰效应较大。3.石灰→粉煤灰联合工艺研究表明,石灰一级沉淀阶段,六因素五水平正交实验最优组合为,温度10℃、石灰加入量0.15 g、反应时间30 min、PAM（浓度1%）加入量0.1 mL、pH 7.0、氟离子初始浓度为200 mg/L;粉煤灰二级吸附阶段,四因素三水平存在交互设计的正交实验结果表明,对除氟效果存在交互影响的因素组合为温度、添加量和时间组合,温度、添加量和pH组合;此阶段用粉煤灰处理正交实验的最优组为,温度35℃、粉煤灰加入量6.0 g、吸附时间90 min、pH为5.54。在最优组合的条件下,石灰→粉煤灰联合工艺处理含氟离子质量浓度为1 000 mg/L的废水,出水中氟离子质量浓度为4 mg/L以下,符合国家工业废水一级排放标准。石灰→粉煤灰联合工艺的干扰离子研究发现,存在Mn2+、Fe3+、Mg2+阳离子时,对含氟废水处理效果影响不大,出水中氟含量与对照实验出水中氟含量差异不大。在实际工程中Al3+离子浓度控制在10～100 mg/L范围内,联合工艺的出水达到国家排放标准。Zn2+离子其干扰工艺的除氟效果。4.对粉煤灰→石灰联合工艺和石灰→粉煤灰联合工艺处理高浓度含氟废水比较发现,石灰→粉煤灰联合工艺处理后的出水含氟量符合国家排放标准,是高浓度含氟废水处理的最佳工艺。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 国内外含氟离子废水污染现状、来源
• 1.2 氟离子废水危害
• 1.2.1 氟对人体的影响
• 1.2.2 对动物的危害
• 1.2.3 对植物的危害
• 1.3 国内外处理废水中氟离子研究现状
• 1.3.1 化学沉淀法
• 1.3.2 混凝沉淀法
• 1.3.3 吸附法
• 1.3.4 离子交换法
• 1.3.5 膜分离法
• 1.3.6 其它研究进展
• 1.4 本论文主要目的和内容
• 1.4.1 研究目的和意义
• 1.4.2 研究内容
• 第二章 粉煤灰成分及结构表征测定
• 2.1 材料与方法
• 2.1.1 实验材料
• 2.1.2 化学成分分析
• 2.1.3 扫描电镜（SEM）
• 2.1.4 X 射线衍射（XRD）
• 2.2 结果与讨论
• 2.2.1 粉煤灰的化学成分
• 2.2.2 扫描电镜（SEM）
• 2.2.3 X 射线衍射（XRD）
• 2.3 小结
• 第三章 粉煤灰吸附法处理高浓度含氟废水工艺研究
• 3.1 材料与方法
• 3.1.1 实验材料
• 3.1.2 实验仪器
• 3.1.3 实验设计
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 不同粒径（r）对粉煤灰去除氟离子的影响
• 3.2.2 不同预处理方式对粉煤灰去除氟离子的影响
• 3.2.3 水样不同pH 值对粉煤灰除氟效果的影响
• 3.2.4 粉煤灰对氟离子去除率不同因素最佳条件的筛选
• 3.2.5 工艺条件的适用性
• 3.3 小结
• 第四章 石灰法处理高浓度氟离子废水工艺研究
• 4.1 材料与方法
• 4.1.1 实验材料
• 4.1.2 实验仪器
• 4.1.3 实验设计
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 水样不同pH 值对石灰去除氟离子的影响
• 4.2.2 石灰对氟离子去除率不同因素最佳条件的筛选
• 4.2.3 不同浓度梯度氟离子去除率曲线
• 4.3 小结
• 第五章 石灰-粉煤灰联用工艺处理高浓度含氟废水的研究
• 5.1 材料与方法
• 5.1.1 实验材料
• 5.1.2 实验仪器
• 5.1.3 石灰-粉煤灰联用工艺二级处理接口条件筛选
• 5.1.4 石灰-粉煤灰联用下处理高浓度氟离子废水
• 5.1.5 共存无机离子对工艺除氟效果的影响
• 5.1.6 分析方法
• 5.2 结果与讨论
• 5.2.1 粉煤灰→石灰联用处理工艺的研究
• 5.2.2 石灰→粉煤灰联用处理工艺的研究
• 5.2.3 两种联用工艺的评价
• 5.3 小结
• 第六章 结论
• 6.1 单因素实验研究
• 6.2 粉煤灰→石灰联合工艺研究
• 6.3 石灰→粉煤灰联合工艺研究
• 6.4 高氟废水处理的最佳工艺
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介