泡沫分离法去除水中微量SDBS、Ni2+、Pb2+及Cr（Ⅵ）的研究

论文摘要

随着现代生产和科学技术的飞速发展,对分离微量组分提出了崭新的要求:一方面,许多有价值的物质常常以很低的浓度存在,要提取这些有价值的物质必须解决稀溶液中微量组分的分离问题;另一方面,对产品质量、纯度也提出了十分苛刻的要求。例如,在原子能和半导体工业中所需的高纯气体氩、氦及半导体材料硅和锗等,其纯度都要求在99.99%,有些甚至超过99.9999%。从环保角度,要求工业排放废水中重金属离子、有机物等有害物质浓度在0.5mg/L以下,这从净化角度也对微量组分的分离提出了挑战。传统分离方法对稀溶液中微量组分分离显得无能为力。 泡沫分离法是以气泡作为分离介质来浓集表面活性物质的一种新型分离技术,它具有可适应水质和水量变化,并能同时回收多种有价成份且工艺简单、占地面积小、成本低等优点,尤其在处理微量组分时,能收到良好的分离效果,被处理的极稀水溶液中的组分可以达到ppm级。泡沫分离法具有很好的应用前景。 本文以分离水中微量的十二烷基苯磺酸钠、Ni2+、pb2+和Cr（Ⅵ）为研究体系,利用加压溶气气浮分离装置,做了大量的泡沫分离实验,考察了各种操作参数对去除效果（分离率）的影响。结果表明,气泡密度、pH值、表面活性剂加入量、气液比、混凝剂加入量、50%回流操作等因素对去除效果有着不同程度的影响。 实验结果表明去除SDBS的最佳操作条件为:气液比5:1;去除Ni2+的最佳操作条件为:气液比4:1,pH等于9,SDBS浓度为15mg/L;去除Pb2+的最佳操作条件为:气液比3:1,pH等于10,SDBS浓度为20mg/L,混凝剂硫酸铝的加入量为3:1(Al3+/Pb2+摩尔比);去除Cr（Ⅵ）的最佳操作条件为:气液比3:1,pH等于8.5,SDBS浓度为10mg/L,混凝剂硫酸亚铁加入量为5:1(Fe2+/Cr（Ⅵ）摩尔比)。 在最佳操作条件下,当原料液中SDBS、Ni2+、pb2+和Cr（Ⅵ）浓度分别为30mg/L、10mg/L、10mg/L和10mg/L时,4种组分的分离率分别可达到91.2%、96.2%、97.1%和97.3%,经处理后的水溶液中微量组分的浓度均低于国家污水排放标准。 根据泡沫分离过程与化学反应过程在物理行为上的类似性,将化学反应过程理论应用于泡沫分离过程,引入等效化学反应常数,对共沉淀浮选法去

论文目录

• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 国内外研究进展
• 1.2.1 泡沫分离法的应用
• 1.2.2 泡沫分离法的模型研究
• 1.2.3 泡沫分离法的动力学研究
• 1.3 本文的主要工作
• 1.4 课题研究意义
• 第2章 泡沫分离的基本原理
• 2.1 泡沫体系的理论基础
• 2.1.1 泡沫的形成
• 2.1.2 泡沫的结构
• 2.1.3 泡沫的破坏机制
• 2.1.4 泡沫的稳定机制
• 2.2 悬浮粒子与气泡的粘附
• 2.3 表面活性剂的性质
• 2.3.1 表面活性剂的分子结构特点
• 2.3.2 表面活性剂的分类
• 2.3.3 表面活性剂的基本功能
• 2.3.4 表面活性剂的吸附机制
• 第3章 实验部分
• 3.1 实验装置、检测仪器及药品
• 3.1.1 实验装置
• 3.1.2 检测仪器
• 3.1.3 药品
• 3.2 气浮装置调试
• 3.3 去除废水中十二烷基苯磺酸钠
• 3.3.1 概述
• 3.3.2 实验步骤
• 3.3.3 数据分析及最佳操作条件的确定
• 3.4 去除废水中镍离子
• 3.4.1 概述
• 3.4.2 实验步骤
• 3.4.3 数据分析及最佳操作条件的确定
• 3.5 去除废水中铅离子
• 3.5.1 概述
• 3.5.2 实验步骤
• 3.5.3 数据分析及最佳操作条件的确定
• 2+效果比较'>3.5.4 硫化沉淀浮选法和中和沉淀浮选法除 Pb²+效果比较
• 3.6 去除废水中铬离子
• 3.6.1 概述
• 3.6.2 实验步骤
• 3.6.3 数据分析及最佳操作条件的确定
• 3.6.4 离子浮选法与沉淀浮选法除 Cr（Ⅵ）效果比较
• 3.7 影响泡沫分离的因素
• 3.7.1 气泡对泡沫分离的影响
• 3.7.2 混凝剂加入量对泡沫分离的影响
• 3.7.3 pH值对泡沫分离的影响
• 3.7.4 表面活性剂浓度对泡沫分离的影响
• 3.7.5 气液比对泡沫分离的影响
• 3.7.6 回流对泡沫分离的影响
• 3.8 本章小节
• 第4章 共沉淀浮选法去除水中铬离子的宏观动力学研究
• 4.1 共沉淀浮选法机理
• 4.1.1 共结晶共沉淀
• 4.1.2 吸附共沉淀
• 4.1.3 铁盐共沉淀浮选原理
• 4.2 宏观动力学分析
• 4.2.1 等效反应级数及等效速率常数
• m和方差σ₁²'>4.2.2 平均停留时间t_m和方差σ₁²
• A'>4.2.3 分离率x_A
• 4.2.4 停留时间分布密度函数方程
• 4.2.5 本章小节
• 第5章 结论与建议
• 5.1 结论
• 5.2 创新点
• 5.3 建议
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢