目前,针对含铜废水的净化处理和资源回收,主要采用化学沉淀、离子交换、铁氧体等方法。其中化学沉淀法因其工艺简单、经济效果好、反应效率高等优点,应用最为广泛。例如,熊英禹等以浓度为200mg/L的含铜废水为研究对象,采用化学沉淀法,加入30mg/L的1‰聚丙烯酰胺处理剂,在pH值为7.12,常温沉淀时间为13min的最佳条件下,获得了99.62%的铜去除率,达到了国家排放标准。
近年来,利用天然矿物实现重金属废水净化及资源回收,以其环保节能、成本低廉、高效迅速等特点,逐渐成为学界研究的重点。其中,滑石作为一种典型的2:1型层状富镁硅酸盐黏土矿物,以其较强的吸附和离子交换能力,在重金属污染水体防治及二次资源利用上展现出较大的应用潜力。但由于天然滑石具有较高化学稳定性,必须对其进行活化改性处理,以提高其实际使用效率。在众多的矿物活化改性方法中,通过机械力作用使矿物的晶体结构、化学组分及理化活性发生变化的机械力化学加工工艺,因其操作简单、条件可控,无二次污染等优点,引起了广泛关注。
天然矿物在机械力化学活化后,其粒度减小、比表面积增大,且产生大量的表面不饱和键及断裂面,理化反应势能大幅度降低,反应活性明显增强。
为提升天然黏土矿物在环境修复领域的实际应用水平,特别是针对重金属污水的治理,刘春琦等对天然滑石矿物进行机械力化学活化,并考察其对含铜废水的净化性能,系统探讨了行星式球磨机的球磨机转速、滑石用量、处理时间、溶液中铜离子浓度和铜盐种类等因素对滑石沉淀铜离子效果的影响,同时采用XRD、FTIR等测试手段对滑石及活化样品处理铜前后残渣进行表征,来明晰滑石与铜离子之间的相互作用机理,结果表明:
(1)滑石作为天然黏土矿物,其化学反应活性较弱,经过机械力化学活化,可大幅度提升其理化反应活性,实现对硫酸铜溶液中铜离子的高效沉淀;
(2)机械力化学活化作用下,随着球磨机转速的升高,滑石晶格稳定性被破坏,呈现非晶态,体相中的镁离子和羟基脱出至溶液中,且二者相互促进;
(3)活化滑石中溶出的羟基与铜离子和硫酸根离子反应,生成碱式硫酸铜沉淀,实现铜离子的固定化,镁离子则进一步与溶液中的残余阴离子反应;
(4)相比于滑石原矿较低的铜离子去除能力,机械力化学活化后的滑石的反应活性得到了显著的提升,在球磨机转速为500r/min,用量10g/L时,机械力化学活化滑石在100mg/L硫酸铜溶液中对铜离子的处理量达到了滑石原矿的13倍以上;
(5)机械力化学活化滑石提高了滑石非金属矿物的综合利用水平,同时可以应用于低品位滑石尾矿的资源化利用中,工艺简单,效果显著,同时为重金属离子沉淀和回收工艺提供了新的方式,推进了“矿物-环境-资源”的协同发展。
资料来源:《刘春琦,马天,李钊,等.机械力化学活化滑石处理含铜废水研究[J].金属矿山:2021》,由【粉体技术网】编辑整理,转载请注明出处!
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