一步固相反应制备铝改性活性炭对矿井水中氟化物的超快去除

矿井水中(F^-)超标已成为制约我国西部矿区煤炭绿色开发的主要挑战之一。针对该问题,开发了机械化学法一步固相反应制备Al改性活性炭(AC-Al)的方法,解决了常规水热法改性活性炭产生废液废渣、制备周期长的问题,并实现了矿井水中F^-的快速、高效去除。研究了Al添加量、pH、共存阴离子和有机物、吸附剂投加量及反应时间等对除氟性能的影响。AC-Al除氟性能与Al添加量成正比,添加量为0.32 g,吸附反应30 s时,水中F^-去除率达到80%以上。pH在3～10范围内,F^-去除率均大于80%,具有良好的水质适应性。吸附过程更符合Langmuir模型,即为单层吸附,理论饱和吸附量为1.47 mg/g。吸附过程符合准一级动力学模型。硫酸根离子、氯离子和碳酸氢根离子(1 000 mg/L时)、腐殖酸对F^-去除没有影响,氯离子和碳酸氢根离子质量浓度为3 000 mg/L时,除氟率分别降低约21%和11%。AC-Al投加量为10 g/L时,矿井水中F^-去除率达84.9%(30...     

我国煤矿矿井水氟污染现状及除氟技术研究

氟污染成为制约矿井水资源化利用的重要因素,分析了我国煤矿矿井水氟污染现状及含氟矿井水的水质特征。化学沉淀法、混凝沉淀法、离子交换—吸附法、电化学法和膜法是目前常用的除氟方法,通过对各种除氟方法的原理、处理效果和优缺点等进行对比发现,离子交换—吸附法较为成熟,在矿井水除氟工程中应用最为广泛。研究表明,开发高效、经济、安全、稳定的除氟材料与成套装备,是含氟矿井水资源化利用的重要途径。     

响应曲面法优化含氟矿井水处理及除氟机理研究

地表水或地下水流经富氟岩石易导致水中氟超标。水中氟超标易导致地方性氟中毒、生态环境的破坏,制约水资源综合利用。基于研制的一种高效除氟药剂,通过响应曲面分析中的Box-Behnken设计除氟试验,优化了pH值、除氟药剂投加量和快速搅拌时间对除氟效果的影响,并通过X射线光电子能谱(XPS)、X射线粉末衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FT-IR)等分析手段对除氟药剂及处理后产生的污泥进行表征分析,探讨了除氟药剂去除氟离子的机理。试验结果表明:最佳除氟条件为pH值6.11,药剂投加量4.15 mL,快速搅拌时间10.90 min,此时可使F-从初始的20 mg/L降至0.453 mg/L,与模型预测的0.445 mg/L基本吻合。除氟机理为,药剂在含氟矿井水中形成铁铝硅氧的多核多羟基络合物,通过氟离子与羟基发生交换、取代羟基,将氟离子固定在多核多羟基络合物中,形成铝硅氧四面体结构的氟化物,实现除氟效果。对比现用的羟基磷灰石吸附为主体的处理工艺,本研究制备的除氟药剂具有处理工艺简单、处理效果稳定、处理成本低等优点。     

煤矿含氟矿井水处理的试验研究

研究利用聚硅酸铝（ＰＳＡＡ）混凝剂对煤矿含氟矿井水进行处理,结果表明,用ＰＳＡＡ作混凝土是行之有效的,经此工艺处理后,氟,ＳＳ和ＣＯＤ的去除率分别为８５％,９８％和９５％,处理后的水质可达到排放标准或矿井除尘生产用不,此工艺具有很好的应用前景,尤其适合缺水矿区。     

咖啡渣生物质炭的制备及其对矿井水中氟离子的去除研究

近年来矿井水中氟离子含量超标问题尤为突出,不仅影响矿井水处理后的回用水质,而且危害人体健康。为了同时实现固废资源化利用和矿井水中氟离子的去除,本文以废弃咖啡渣为原料,采用化学活化法制备了一种新型矿井水中氟离子的吸附剂——咖啡渣生物质炭(CRB),通过单因素法优化了制备过程中的活化剂种类、活化温度和活化浓度;通过动力学和等温吸附实验对比分析了优化前后CRB对氟离子的吸附效能;通过表面物化特性表征探究了优化后的CRB(O-CRB)对氟离子的吸附机理。结果表明:当采用氯化锌为活化剂、浓度为4 mol/L、活化温度为400 ℃时,获得了吸附性能最优的O-CRB,其对氟离子的最大吸附量为2.20 mg/g,是活化前CRB的1.30倍;与优化前相比,O-CRB的中孔孔容量与比表面积明显增加,含氧官能基团(-COOH)含量和表面Zeta电位升高,且吸附氟离子后O-CRB表面的氯离子含量明显降低(3.27 % 至0.61 %)、氟离子含量明显增加(0.76 % 至10.34 %),从而可推测出O-CRB吸附氟离子的主要机理为静电吸附和离子交换。     

补连塔煤矿矿井水综合利用研究及其具体成效

简要分析了我国煤矿矿井水排放及综合利用现状,阐述了补连塔煤矿矿井水综合利用项目研究的必要性以及该项目采用的矿井水处理工艺。该项目的应用取得以下显著成效：矿井水100%达标回用加快了沉陷区生态环境综合治理项目的实施;从根本上消除了采空区积水隐患保障了煤矿安全生产;免除了矿井水入河排污费、减少了矿井水新水用量;采用“三级三用二循环”矿井水治理保护模式,让矿井水转变为绿色水源,有效缓解了矿区用水矛盾。     

改性沸石吸附矿井水中氟离子的试验研究

采用经氯化钙、硫酸铝、氯化钠溶液改性过的沸石处理高氟矿井水,分析了改性沸石用量、接触时间、pH值等因素对改性沸石除氟率的影响.结果表明:室温条件下,添加质量浓度20g/L、pH为6的经硫酸铝溶液改性的沸石、可有效去除矿井水中质量浓度为20 mg/L的氟离子,除氟率达72.7%;经饱和CaCl2溶液改性的沸石对氟离子的最大吸附量仅为24.1%;而经饱和NaCl溶液改性后的沸石对氟离子的吸附,不但没有使氟离子含量降低反而升高.沸石经过氢氧化钠预处理,再经质量分数1%的硫酸铝溶液改性后,成为良好的铝盐载体,F-和Al3+稳定的配位作用特点使得经硫酸铝溶液改性过的沸石能更有效吸附去除矿井水中的氟离子.     

载铜活性炭对焦化废水的吸附性能研究

采用载铜活性炭(Cu-AC)吸附处理焦化废水,研究Cu-AC投加量、pH值及温度等因素对Cu-AC吸附焦化废水COD值降低率的影响,探讨Cu-AC对焦化废水吸附性能等温线、吸附动力学及吸附热力学特征.结果表明:在酸性及中性条件下,焦化废水COD值降低率可达到80％以上;吸附等温线符合Langmuir模型,拟二级动力学方程可较好地描述Cu-AC吸附焦化废水过程,吸附热力学参数计算结果表明Cu-AC吸附焦化废水过程为自发、吸热的物理吸附过程.     

矿井水井下除铁除锰装置的开发与应用

该装置由反应区和过滤区组成,反应区为波纹板竖向布置,过滤区由多个密闭的滤格组成,整个装置采用压力式进出水,滤格间实现相互冲洗。工程应用实践表明,矿井水进水平均质量浓度铁(Fe2+)1.21 mg/L、锰(Mn2+)0.28 mg/L,处理后出水平均质量浓度分别为0.11 mg/L、0.04 mg/L,相应平均去除率分别为90.9%、85.7%,满足煤矿井下生产用水水质要求。该装置空间占用小、不需要专用的冲洗设施,运行管理方便。     

Ca-Fe-Mg复合材料制备及其对矿区高氟水氟去除性能研究

本文采用共沉淀法制备了一种Ca-Fe-Mg复合除氟材料,探讨了制备该材料的最佳实验条件,即Ca/Fe/Mg摩尔比为1∶2∶2,pH值为9,焙烧温度为100℃。对制备的吸附剂氟吸附试验表明:该吸附剂具有较好的吸附性能,吸附剂吸附受PO_4~(3-)影响,而受Cl~-、NO_3~-、SO_4~(2-)影响不明显,是一种吸附性能佳、适用性较广且价格低廉的除氟材料,能够适用于矿区高氟水氟处理。     

GW-F90树脂的除氟性能研究

通过静态和动态吸附试验,研究了GW-F90树脂的除氟性能,确定了树脂的除氟机理。考察了吸附时间、pH、杂质离子对树脂除氟性能的影响,以及解吸剂种类和浓度对树脂解吸性能的影响。研究表明：GW-F90树脂的动态吸附容量为75.3 mg/g,树脂单次吸附的氟去除率达92.7%;采用10%的氢氧化钠溶液对GW-F90树脂进行解吸,解吸率为98.7%。GW-F90树脂具有较好的选择性和除氟性能,可从含氟废水中高效除氟。     

环境矿物材料对矿井水中氟化物的吸附性能研究

以斜发沸石、火山石、蛇纹石、膨润土、凹凸棒土5种环境矿物材料作为吸附剂,探究其对低浓度氟离子的吸附效果,筛选适宜大规模含氟矿井水除氟的矿物材料。结果表明,膨润土对氟离子去除率最高,初始氟离子浓度为5 mg/L时去除率达到54.08%,对氟离子的吸附符合准二级动力学模型,吸附过程发生了化学反应,氟离子与膨润土中的羟基发生离子交换。膨润土改性后用于含氟矿井水处理,氟离子去除率达到87.8%,出水的氟离子浓度为0.63 mg/L,达到饮用水标准。     

煤矿酸性矿井水形成机理的研究进展

煤矿酸性矿井水是全球采矿业面临的最严重的环境问题之一。分析酸性矿井水的形成机理及其研究进展,并从化学和生化作用两方面来分别论述,详细地介绍氧化亚铁硫杆菌对黄铁矿的氧化作用,探讨当前研究中存在的问题和今后的发展方向。     

恒源矿构造特征及其对矿井水的控制机理

针对地质构造的存在使得矿区水文地质条件复杂化的问题,在构造发育规律和演化的基础上,系统论证了构造对矿区含水层形成、地下水的补给、径流、排泄及流场、水化学成分、矿井涌水和突水的控制作用。合理解释了矿区的水动力环境、岩溶发育特征、突水特征,指出了大断层控制下的小构造裂隙是矿区防治水工作的重点区域。     

矿井水复用的研究与实施效果

丁集煤矿以井工开采为主,为了确保井下安全生产,必须排出大量的矿井水。直接排放矿井水不仅会浪费水资源,也污染环境。丁集煤矿采取措施对矿井水进行处理并加以利用,不但防止了水资源流失,避免对环境造成污染,而且缓解了矿区供水不足、改善矿区生态环境、满足生产和生活需要。     

石灰混合溶液除氟工艺在矿井水中的应用技术探讨

文章对五阳煤矿矿井水氟化物的去除工艺进行了对比论述,得出现阶段煤矿矿井水含氟量在3mg/L以下时采用石灰混合溶液除氟工艺十分可行的结论。     

湿法炼锌体系除氟技术的研究现状

随着二次锌资源的利用,湿法炼锌系统中氟的去除越发受到重视。分析了湿法炼锌系统中氟的来源及危害,主要论述了针铁矿法、沉淀法、萃取法、离子交换法及吸附法等5种除氟工艺,特别指出吸附法除氟率高、成本低、不产生二次污染或二次污染小的特点,在湿法炼锌系统应用前景广阔;结合活性氧化铝、铝基复合材料、金属基吸附剂、天然矿物、活性炭等吸附剂的研究现状及吸附机理,提出了湿法炼锌体系中所用除氟吸附剂的要求：较高的吸附容量、氟的强选择性、耐酸性、锌的低损失率。研究结果为后续湿法炼锌除氟吸附剂的开发提供了理论指导和研究思路。