诱导结晶法去除地下水中氟离子简

针对现行高氟地下水处理工艺中存在的工艺复杂、运行管理困难等问题，提出采用诱导结晶法除氟。其技术核心是在高氟水中投加氟磷灰石作为晶种，并投加磷酸盐和钙盐使水中氟离子在晶种表面生成氟磷酸钙（Ca₁₀（PO₄） ₆F₂）结晶。通过单因素实验得出最佳工艺条件：投加8g/L氟磷灰石，并投加NaH₂PO₄和CaCl₂，使钙离子、磷酸根离子和氟离子的摩尔比为10：5：1，搅拌速度为100 r/min，反应时间1 h。反应中磷酸根离子和钙离子的利用率分别达到98%和25%以上。电子扫描显微镜（SEM）表征晶种在参与反应后，表面有结晶生成。研究表明，采用诱导结晶法可将水中氟离子浓度从5~10 mg/L降至1 mg/L以下，达到饮用水水质标准。     

诱导结晶法处理高氟水的试验研究

提出了利用方解石部分代替氟磷酸钙作为诱导结晶法的晶种处理100mL氟离子质量浓度15.000mg/L高氟废水,以降低成本。通过单因素试验及正交试验获得最优反应条件:方解石质量分数为20%、晶种投加量为0.6g、磷酸三钠和氯化钙投加量分别为氟离子摩尔浓度的6、12倍,此时氟离子去除率可达到93.45%,氟离子质量浓度降至1mg/L以下,满足《生活饮用水卫生标准》(GB 5749—2006)中氟化物的限值要求。     

赤泥晶种法诱导磷酸铵镁结晶回收模拟废水中磷的可行性研究

对赤泥的理化性质进行了分析,探索了以赤泥为晶种磷酸铵镁(MAP)结晶法从模拟废水中回收磷工艺。结果表明,经过研磨的赤泥颗粒属无孔物质或者大孔物质;将赤泥溶于水时有碱液和离子溶出,赤泥的主要化学成分为Ca、Al、Si和Mg等元素。投加赤泥晶种有利于磷酸铵镁结晶的形成。在初始磷酸盐浓度为90 mg/L、N∶Mg∶P摩尔比为1∶1∶1、不调节pH值、搅拌时间30 min、搅拌速度180 r/min、沉淀时间30 min条件下,赤泥粒径为60～80目、投加量为8 g/L时,以赤泥作为晶种诱导磷酸铵镁结晶回收磷的效果最优。干燥晶种的使用次数对磷酸根离子的回收率影响不大。所得结晶产物是一种很好的缓释肥。     

赤泥晶种法磷酸铵镁结晶工艺模拟废水磷的回收

以赤泥为晶种,研究不同工艺条件对磷酸铵镁(MAP)结晶法回收模拟废水中磷的影响。结果表明,在投加赤泥(60～80目)8 g/L,搅拌速度为180 r/min,搅拌时间30 min,沉淀时间30 min,N∶Mg∶P=1∶1∶1的条件下磷酸根离子的回收率随初始磷酸盐浓度的增加而增大,在初始磷酸盐浓度小于90 mg/L时增幅较大,初始磷酸盐浓度大于90 mg/L后增幅减小;pH值对磷酸根离子的回收率影响显著,结合铵根离子、镁离子的回收率变化,pH值为9.5时最优;磷酸根离子的回收率随着Mg∶P摩尔比和N∶P摩尔比增大而呈上升趋势,当Mg∶P摩尔比为1.4∶1、N∶P摩尔比为4∶1时,磷酸盐的回收率可达97.9%。运用扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)对最优工艺条件下的结晶产物进行了表征,表明磷主要以磷酸铵镁形态回收。     

磷酸铵镁沉淀法回收尿液中N和P的实验研究

以源分离尿液为研究对象,在氨氮含量为2 850 mg N/L的微稀释尿液中,投加MgCl2.6H2O和Na2HPO4.12H2O,以磷酸铵镁沉淀法回收N和P。通过正交实验确定影响磷酸铵镁沉淀反应的因素依次为:pH值、PO34-∶NH4+、Mg2+∶NH4+、温度。在搅拌速度=100 r/min、反应温度=15℃、反应时间=10 min的条件下,实验分别考察了pH值、PO43-投加量、Mg2+投加量对磷酸铵镁沉淀法去除N、P的影响,结果表明最佳工艺条件为pH=9.5,Mg2+∶NH4+∶PO34-=1.3∶1.0∶1.0。最佳工艺条件下尿液中的NH4+-N可从2 850 mg/L降低到约125 mg/L;剩余磷酸盐浓度约7 mg/L。SEM及XRD分析表明,沉淀物的主要成分为呈斜方晶系的磷酸铵镁晶体。     

黄磷废水中氟化物的物化处理研究

本文利用向含氟废水中加入适量石灰和聚合氯化铝PAC ,然后投加适量钙盐、磷酸和聚丙烯酰胺PAM的二级处理工艺除氟。通过控制合适的 pH、钙盐和磷酸的投加量、反应时间、反应温度、搅拌强度和絮凝剂的投加量 ,确定了最佳的除氟工艺 ,可以使氟的浓度降至 5mg/L ,达到国家一级排放标准GB8978 1996。     

黄磷废水中氟化物的物化处理研究

本文利用向含氟废水中加入适量石灰和聚合氯化铝PAC，然后投加适量钙盐、磷酸和聚丙烯酰胺PAM的二级处理工艺除氟。通过控制合适的pH、钙盐和磷酸的投加量、反应时间、反应温度、搅拌强度和絮凝剂的投加量，确定了最佳的除氟工艺，可以使氟的浓度降至5mg/L，达到国家一级排放标准GB8978－1996。     

诱导结晶法同时去除铜、锌离子

考察投药量、水力负荷、停留时间等因素,对诱导结晶反应器去除Cu~(2+)、Zn~(2+)效果的影响,确定最佳运行参数为:水力负荷40 m~3·(m~2·h)~(-1),结晶药剂投药量2∶1,停留时间90 min。在最佳运行参数下,结晶反应器处理含铜20 mg·L~(-1),含锌10 mg·L~(-1)、pH为5.5~6.0的混合重金属废水。反应器连续运行40 d,出水中铜离子和锌离子平均浓度分别为1.31 mg·L~(-1)和4.57 mg·L~(-1),铜离子和锌离子平均去除率分别是93.4%和51.3%。诱晶载体粒径由0.568 mm长至0.617 mm,平均生长速度为0.001 23 mm·d-1。研究表明,该诱导结晶工艺可以用作同时去除废水中的Cu~(2+)、Zn2+。     

电絮凝-气浮-砂滤组合工艺除氟

为了有效去除水中的氟离子,对电絮凝-气浮-砂滤组合工艺除氟(F-)离子进行了研究。详细考察了电压、电絮凝停留时间和初始F-离子浓度等参数对除F-离子效率的影响。结果表明:当初始F-离子浓度为1.50 mg/L,停留时间为10 min,电压为15 V条件下,出水F-离子浓度为0.92 mg/L;当初始F-离子浓度为2.5 mg/L,停留时间为15 min,电压15 V条件下,出水F-离子浓度为0.98 mg/L。用Al-Ferron逐时络合比色法表征了电絮凝和气浮单元出水中铝形态随时间的变化。结果显示:电絮凝出水Ala含量随时间增加迅速降低到5%以下,电絮凝和气浮单元出水Alb含量均占到50%以上,Alc含量均随时间增加而增加。     

转炉渣诱导磷酸钙结晶法去除和回收废水中磷的研究

以转炉渣为晶种材料,利用批次结晶沉淀实验,研究不同的反应条件对诱导磷酸钙结晶法去除和回收废水中磷的影响。结果表明,最优反应条件为:pH=9.5,Ca/P摩尔比2∶1,转炉渣用量1.7 g/L,反应时间3 h,在此条件下,碳酸根对反应的影响甚小,对养猪场废水和污泥浓缩池上清液的处理,最高去除率分别达到95.36%和96.54%;转炉渣循环利用10次,回收磷的效果仍然很好。运用扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)等测试手段对在最优工艺条件下重复使用10次的转炉渣进行了表征,证明回收的磷主要以羟基磷灰石(HAP)形态存在。     

单极性三维电极法除氟实验研究

采用单极性三维电极法去除配制水中的氟离子,探讨了填充材料、极板间距和电压对除氟效果的影响。结果表明,填充颗粒比表面积越大、极板间距越小、电压越高,越有利于氟离子的去除。当采用活性炭颗粒作为填充材料、极板间距为10 mm、电压为5 V时,氟离子浓度可由4 mg/L降至0.8 mg/L,达到我国饮用水氟含量标准。     

含氟离子和氯离子酸性废水处理技术

本实验研究了石灰乳和铝酸钠处理废水中的氟离子和氯离子的效果。通过正交实验得出:影响除氟离子效果因素的主次顺序为:pH值>氟离子浓度>反应时间;影响除氯离子效果因素的主次顺序为:氯离子浓度>铝酸钠与氯离子的质量浓度比>反应时间。通过单因素实验得出:在pH=9、反应时间为5 min的条件下,废水中氟离子含量可由370.37mg/L降低到2 mg/L以下,去除率可达99.45%;在铝酸钠与氯离子的质量浓度比为1∶10,反应时间为5 min的条件下,废水中氯离子含量可由503.4 mg/L降低到201 mg/L以下,去除率可达60%。     

CaCl_2-PAC工艺处理酸性高氟废水

以湖南某氟化盐厂排放的酸性高氟废水为研究对象,提出Ca Cl2-PAC处理酸性高氟废水新工艺,确定了最佳工艺条件,并对比了晶种添加前后对除氟效果、沉渣含水率的影响及沉渣中氟化钙的纯度;结果表明:在钙盐沉淀阶段,p H≈9,n(Ca/F)=0.75,搅拌45 min、沉降90 min;在絮凝沉淀阶段,p H≈7.5,PAC投加量为350 mg/L,最后出水氟离子浓度可降至10 mg/L以下,达到了《污水综合排放标准(GB8978-1996)》的一级标准。在钙盐沉淀阶段按照10 g/L添加大颗粒氟化钙后,氟去除率进一步提高,处理后所得的沉渣氟化钙纯度可达到85%,沉渣含水率较晶种添加前降低20%,有利于实现高效除氟和氟化钙的回收利用。     

化学-混凝沉淀处理含氟含重金属废水研究

为解决某铝材电镀工业园含氟含重金属废水达标排放的问题，研究了化学混凝沉淀法同时处理该废水中氟与金属的效果及影响因素，采用正交和单因素实验确定了最佳工艺条件。结果表明，当CaCl₂投加量与废水中氟离子摩尔比为5∶1（即CaCl_{质量4 782 mg/L），聚氯化铝（PAC）用量为500 mg/L，pH为9.5，聚丙烯酰胺（PAM）用量2 mg/L时，出水中残留F离子浓度可降至8 mg/L，Cu²⁺、Ni²⁺、Cr⁶⁺和Zn²⁺出水浓度分别降至0.05、0.07、0.3和0.1 mg/L，出水能达到《水污染物排放限值》（DB44/26-2001）第二时段一级标准，且最为经济。}     

溶液中阴离子对UV/H2O2降解十二烷基苯磺酸钠的影响及其机理

研究了UV/H2O2工艺对十二烷基苯磺酸钠(LAS)的去除效果、溶液中阴离子对LAS降解的影响及机理.结果表明:UV/H2O2工艺可以有效地去除水中的LAS;在H2O2投加量为8 mg/L,14 W低压汞灯照射下,LAS在蒸馏水和自来水中的反应速率常数分别为0.018 0 、0.012 2 min-1;NO-3、Cl-、SO2-4和HCO-3对LAS光降解有抑制作用,当该4种离子摩尔浓度均分别为5、10、15 mmol/L时,对LAS光降解的抑制程度为HCO-3》NO-3》Cl-》SO2-4,且随着离子摩尔浓度的增大,抑制作用增强;LAS在自来水中的反应速率常数低于在蒸馏水中的反应速率常数是由于水中多种离子影响的结果.     

Fenton法氧化处理水中土霉素的研究

为了评价Fenton法预处理抗生素生产废水中残留的高浓度土霉素的可行性,对Fenton试剂(Fe2 -H2O2)法催化氧化降解水溶液中的土霉素进行了研究.探讨了H2O2与Fe2 投加比例、投加量以及起始pH值对降解效果的影响,同时考察了土霉素废水中大量共存的草酸根离子对氧化过程的影响.结果表明,当H2O2与Fe2 按照5:1的比例投加时降解效率最高,最佳初始pH值在3.0-4.0之间.在最佳投加比例下,H2O2投加量为0.9 mmol/L,100 mg/L的土霉素可在10 min内得到完全降解.最佳反应条件下经过处理后土霉素水溶液TOC的去除率达40%左右,可生化性(BOD5/COD)也得到明显的改善.水中共存的草酸根离子对氧化效率具有明显的影响,但通过增加亚铁离子的量可以消除草酸的影响.     

光催化氧化-Fenton组合方法降解高浓度正丙醇废水

研究了1%和10%2种浓度正丙醇废水在光催化氧化-Fenton组合工艺条件下的降解情况,分别考察了H2O2加药方式及剂量、Fe2+浓度、TiO2浓度,以及废水的初始浓度对反应的影响,得到了优化工艺参数。结果显示,在23 W的低压汞灯照射下,当Fe2+离子浓度为0.44 g/L,TiO2为0.4 g/L,H2O2分6次等幅递增投加,增幅为均值的10%,投加总量至28.6 g/L时,反应6 h后,组合工艺可将1%浓度正丙醇废水的COD从17 200 mg/L降低至2 000 mg/L。H2O2总用量为136.5 g/L,其他条件及加药方式不变条件下,废水浓度提高至10%,紫外光能量利用率明显提高,反应15 h后,可将COD从172 000 mg/L降至1 000 mg/L以下,降解速率随浓度降低而下降。     

MBR出水氯、紫外、臭氧单独与组合消毒

采用氯、紫外和臭氧单独与2种组合工艺对MBR工艺中试出水进行了消毒实验,研究了不同消毒方式对指示性微生物的去除效果以及消毒副产物三卤甲烷(THMs)生成量随有效氯投加量的变化。结果表明,组合工艺消毒效果明显优于单独消毒效果,紫外剂量为25 mJ/cm2与有效氯投加量为3 mg/L的紫外与氯组合、臭氧投加量为6 mg/L与有效氯投加量为4 mg/L的臭氧与氯组合2种工艺消毒后出水中的总大肠菌群指标均满足《污水再生利用城市杂用水水质》(GB/T 18920-2002)的要求。THMs生成量随着有效氯投加量的增加而增加。相对紫外与氯组合消毒,臭氧与氯组合消毒可以大幅度降低THMs生成量,有效氯投加量为4 mg/L时,THMs生成浓度为14.11μg/L,比氯单独消毒过程降低了37.19%。     

不同诱导条件对结晶产物形貌特征的影响

在流化床反应器中,以含铜废水为处理对象,重点考察了诱导条件改变对结晶系统运行效率及结晶产物形貌特征的影响。结果表明,进水200 mg/L,进药比([Cu2+]/[CO2-3])1∶1.2,p H为10.2的条件下,铜离子去除率可接近100%,诱导晶种表面平滑,诱导颗粒生长成致密杆状晶体结构,以碳酸盐为沉淀剂的诱导结晶系统依赖于体系的p H,高p H体系下发生的共结晶现象是影响系统运行的主要原因;随着进药摩尔比的增加,结晶产物由短杆状向球状转化,晶体机械强度显著降低大量破碎,影响出水水质;进药比1∶1.2,p H为11的条件下,含铜废水浓度为500 mg/L时,系统去除率可达95%以上,微晶产率低于5%。     

纳米零价铁颗粒除磷反应机理

从溶液化学与固相表征两方面对纳米零价铁(NZVI)去除水中磷酸根(PO3-4)的机理进行初步探究。分别研究不同初始p H值、溶解氧(DO)对NZVI除磷效果的影响,结果表明,酸性环境(p H为3.0~7.0)有利于NZVI除磷,且初始p H值越低,磷去除率越高;好氧环境较厌氧环境更利于磷的去除,DO8.0 mg/L时对磷酸根的去除率是厌氧条件(DO0.1 mg/L)下的2倍。采用Na OH对反应后含磷NZVI进行解析,发现磷解析率不到30%,说明吸附并非NZVI除磷惟一作用机理。微米铁、NZVI和Ca(OH)2等7种不同去除材料中以Ca(OH)2的共沉淀作用去除率最大(99.9%),NZVI次之(87.2%),表明NZVI除磷机理中还存在共沉淀作用。采用多种固相表征手段对NZVI除磷前后进行分析:扫描电子显微镜(SEM)显示反应后出现不规则颗粒;X射线衍射(XRD)表明Fe3(PO4)2是主要反应产物;X射线光电子能谱(XPS)分析未发现磷被还原成低价态。研究表明,NZVI可有效去除水中磷酸根,主要去除机理包括:NZVI对磷酸根的吸附作用、NZVI在水中腐蚀产生的Fe2+离子对磷酸根的化学沉淀作用及铁氢氧化物与磷酸根的共沉淀作用。