目前,針對含銅廢水的凈化處理和資源回收,主要采用化學沉淀、離子交換、鐵氧體等方法。其中化學沉淀法因其工藝簡單、經濟效果好、反應效率高等優點,應用最為廣泛。例如,熊英禹等以濃度為200mg/L的含銅廢水為研究對象,采用化學沉淀法,加入30mg/L的1‰聚丙烯酰胺處理劑,在pH值為7.12,常溫沉淀時間為13min的最佳條件下,獲得了99.62%的銅去除率,達到了國家排放標準。
近年來,利用天然礦物實現重金屬廢水凈化及資源回收,以其環保節能、成本低廉、高效迅速等特點,逐漸成為學界研究的重點。其中,滑石作為一種典型的2:1型層狀富鎂硅酸鹽黏土礦物,以其較強的吸附和離子交換能力,在重金屬污染水體防治及二次資源利用上展現出較大的應用潛力。但由于天然滑石具有較高化學穩定性,必須對其進行活化改性處理,以提高其實際使用效率。在眾多的礦物活化改性方法中,通過機械力作用使礦物的晶體結構、化學組分及理化活性發生變化的機械力化學加工工藝,因其操作簡單、條件可控,無二次污染等優點,引起了廣泛關注。
天然礦物在機械力化學活化后,其粒度減小、比表面積增大,且產生大量的表面不飽和鍵及斷裂面,理化反應勢能大幅度降低,反應活性明顯增強。
為提升天然黏土礦物在環境修復領域的實際應用水平,特別是針對重金屬污水的治理,劉春琦等對天然滑石礦物進行機械力化學活化,并考察其對含銅廢水的凈化性能,系統探討了行星式球磨機的球磨機轉速、滑石用量、處理時間、溶液中銅離子濃度和銅鹽種類等因素對滑石沉淀銅離子效果的影響,同時采用XRD、FTIR等測試手段對滑石及活化樣品處理銅前后殘渣進行表征,來明晰滑石與銅離子之間的相互作用機理,結果表明:
?。?)滑石作為天然黏土礦物,其化學反應活性較弱,經過機械力化學活化,可大幅度提升其理化反應活性,實現對硫酸銅溶液中銅離子的高效沉淀;
?。?)機械力化學活化作用下,隨著球磨機轉速的升高,滑石晶格穩定性被破壞,呈現非晶態,體相中的鎂離子和羥基脫出至溶液中,且二者相互促進;
?。?)活化滑石中溶出的羥基與銅離子和硫酸根離子反應,生成堿式硫酸銅沉淀,實現銅離子的固定化,鎂離子則進一步與溶液中的殘余陰離子反應;
?。?)相比于滑石原礦較低的銅離子去除能力,機械力化學活化后的滑石的反應活性得到了顯著的提升,在球磨機轉速為500r/min,用量10g/L時,機械力化學活化滑石在100mg/L硫酸銅溶液中對銅離子的處理量達到了滑石原礦的13倍以上;
?。?)機械力化學活化滑石提高了滑石非金屬礦物的綜合利用水平,同時可以應用于低品位滑石尾礦的資源化利用中,工藝簡單,效果顯著,同時為重金屬離子沉淀和回收工藝提供了新的方式,推進了“礦物-環境-資源”的協同發展。
資料來源:《劉春琦,馬天,李釗,等.機械力化學活化滑石處理含銅廢水研究[J].金屬礦山:2021》,由【粉體技術網】編輯整理,轉載請注明出處!
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