膨润土对废水中Ni2+的吸附特性研究

为考察膨润土作为吸附剂对含Ni²⁺废水的处理效果,配制不同Ni²⁺初始浓度的溶液作为模拟废水,以山东莱阳鑫达矿业有限公司的天然钙基膨润土为吸附剂进行吸附试验。结果表明：随着Ni²⁺初始浓度的增加,膨润土对Ni²⁺的吸附率逐渐降低;膨润土对Ni²⁺的吸附率随固液比的增加而提高,但增加固液比降低了单位吸附剂的利用率,还提高了后续处理的难度;振荡速度对于膨润土吸附效果影响不大,可以忽略;随着pH值的提高,膨润土对Ni²⁺的去除率逐渐提高;Ni2+的初始浓度为100 mg/L、固液比为12.5 g/L、无振荡,自然pH时,Ni²⁺去除率可达95%以上。为考察溶液pH对膨润土吸附Ni²⁺的影响,考察了不同pH条件下膨润土对Ni²⁺的饱和吸附量,并对其机理进行了分析,结果表明：当溶液pH<7时,H+会与Ni²⁺发生竞争吸附从而降低Ni²⁺吸附率;pH值的提高有利于Ni²⁺的去除,但pH>7.5后Ni²⁺的水解成为主要去除机制;不同pH下,Ni²⁺的不同存在形态也对吸附率产生了影响。试验结果对膨润土作为吸附材料的工业化应用具有指导意义。     

环境因素对硫化矿尾矿重金属溶出影响的模拟试验

以某铜矿山硫化矿尾矿为试样,采用静态浸泡方法,通过改变浸泡体系温度、上层溶液和矿样层高度、矿层截面积,以及向溶液表面充气和在体系中添加浮选药剂等,进行了环境因素对硫化矿尾矿库中Cu²⁺、Zn²⁺、Pb²⁺、Cr³⁺溶出之影响的模拟试验。通过试验得出以下推断：硫化矿尾矿库重金属离子溶出的危害在气温较高的南方比在北方严重,在夏季比在冬季严重;尾矿库内覆盖尾矿的积水深度或面积越大,越容易使重金属离子溶出;尾矿库中尾矿积存得越厚,Zn²⁺越容易溶出,而Pb²⁺、Cu²⁺、Cr³⁺则越不容易溶出;尾矿库积水表面发生较大扰动时,会加重重金属离子的溶出;浮选药剂影响尾矿库中重金属离子的溶出,但情况较为复杂。     

喷射床电沉积法处理模拟含镍废水

为检验恒电流喷射床微粒电沉积法高效、低成本处理含镍废水的可行性,以实验室模拟酸性含镍废水为研究对象,进行了工艺条件优化研究。结果表明：①Ni²⁺去除率和电流效率随pH值的增大先升后降;电流值增大Ni²⁺去除率上升、电流效率下降;沉积液温度升高,Ni²⁺去除率和电流效率下降;微粒粒径越小,Ni²⁺去除率和电流效率越高;氮气的鼓入可提高电流效率和Ni²⁺去除率。②DO值随pH值和电流强度增大而增大,随温度升高而降低,氮气的鼓入可有效降低DO值。③氮气的鼓入主要通过降低沉积液的DO值来抑制沉积金属镍的返溶,也削弱了因浓差极化导致的Ni²⁺去除率和电流效率下降的问题。④Ni²⁺浓度为1 g/L的废水,在pH=4.5,微粒粒径为1.8 mm,电流强度为15 A,沉积液的温度为25 ℃,有氮气鼓入的情况下,电沉积180 min的Ni²⁺去除率为74.77%,平均电流效率为67.67%,比不鼓入氮气分别高28个百分点和16.66个百分点。由于电沉积可以直接得到金属镍单质,因此,从实践上讲,该方法具有显著的经济和环境效益,亦可作为离子交换或膜分离法前的预处理方法。     

草酸法改性锰矿自水中吸附去除Ni2+

以草酸法改性锰矿和天然锰矿为吸附剂,研究了pH值、吸附时间、投加量对Ni²⁺吸附去除率的影响,并测定了饱和吸附量。结果表明,Ni²⁺的吸附-pH曲线呈“S”形特征,对Ni²的吸附去除率随吸附时间的延长和改性锰矿投加量的增加而提高;在25 ℃、吸附体系pH=7.0、吸附剂浓度为0.2 g/L的条件下,草酸法改性锰矿和天然锰矿对Ni²⁺的饱和吸附量分别为32.3 mg［Ni²⁺］/g和11.6 mg［Ni²⁺］/g,提高了约2.8倍。改性锰矿有望成为处理含Ni²⁺废水的新型吸附材料。     

磷尾矿充填中有害元素地下迁移规律研究

以磷尾矿、粉煤灰、水泥为原料制备浆体充填体,通过自制淋滤实验装置模拟充填体中P^-、F^-、总硬度(Ca²⁺、Mg²⁺)、SO₄^2-等在地下的渗透迁移过程。结果表明:充填后地下环境短时间内呈碱性,但淋滤60 d后接近地下水pH值;磷元素易被钙镁体系控制,转化为难溶态,迁移范围较小;淋滤介质对氟化物具有一定吸附作用,淋滤中可溶态氟转化为结合态氟,同时氟化物的溶出具有长期性;钙、镁离子迁移能力较小,溶出集中在充填后30 d内;淋滤介质对硫酸盐吸附作用较小,硫酸盐可能存在较大迁移范围。     

沸石对Sr2+的吸附性能研究

采用间歇法研究沸石在不同环境条件下（浓度、温度、pH、介质）对模拟核素Sr²⁺ 的吸附性能并对它们的吸附机理进行了探讨,为评价中低放核废物处置效果提供一些参考依据。试验表明,沸石对Sr²⁺的吸附平衡时间在14 d左右;沸石对Sr²⁺的吸附性能是随着液相温度的升高而降低;沸石在介质2,3,4中对Sr²⁺吸附性能比在介质1中的对Sr²⁺吸附性能差,沸石吸附Sr²⁺受介质离子影响比较大;沸石对Sr2+的吸附性能是随着溶液pH值的升高而提高;沸石对Sr²⁺的平衡吸附量是随着溶液浓度的增大而增大,而平衡吸附率和平衡吸附比是随着随着溶液浓度的增大而降低。     

硫化矿尾矿堆的温度变化和动态淋溶规律研究

为研究硫化矿尾矿对环境的潜在影响和危害,采用硫化矿尾矿直接浸润实验,研究了硫化矿尾矿堆放中内部温度的变化特性;利用动态柱式淋溶实验,研究了硫化矿尾矿在不同淋溶条件下的铅锌重金属离子溶出规律。结果表明,硫化矿尾矿堆的内部温度随堆放时间的延长而升高,到第25～30天时达到最高值;浸润液的pH值对尾矿堆内部温度存在显著影响,酸性越强,尾矿堆内部温度越高。在酸性、碱性动态淋溶条件下,铅、锌离子都有一定的溶出浓度,酸性越强,越有利于离子溶出,离子溶出浓度随淋溶时间延长而降低;与Pb^2 相比较,Zn^2 的溶出受淋溶液pH值及淋溶时间的影响更大,对强酸性淋溶很敏感。此外,尾矿对不同淋溶液的pH值有较强的缓冲能力,只有较强酸度和较长时间的淋溶时,这种缓冲能力可被削弱。     

新型含氧醚键吡啶萃取剂在氨溶液中的萃取与反萃性能研究

为了解决目前工业萃取剂对Cu²⁺选择性差以及对Zn²⁺萃取能力差的问题, 合成了一种新型萃取剂MPPE, 并考察了由MPPE组成的有机相在氨溶液体系中对Cu²⁺、Ni²⁺、Co²⁺和Zn²⁺的萃取与反萃性能。结果表明, 在萃取剂MPPE浓度0.06 mol/L、总铵浓度1.2 mol/L、相比(O/A)1/1、混合时间5 min、pHeq=6.44条件下, Cu²⁺萃取率达到95.8％, 而Ni²⁺、Co²⁺和Zn²⁺萃取率分别为2.8%、3.7%和8.1%, 分离系数β_Cu/Ni、β_Cu/Co和β_Cu/Zn分别高达666.20、508.42和219.55。而当其他萃取条件不变, 将平衡pH值调为8.23时, β_Zn/Ni和β_Zn/Co都达最大值, 分别为137.90和74.20。在硫酸浓度1 mol/L、反萃时间6 min以及反萃相比1/1条件下对铜和锌的负载有机相进行反萃, 锌和铜离子反萃率均在97%以上。     

固定化生物活性炭技术处理模拟铅锌矿山酸性废水

从湖北大冶某铅锌矿选矿废水排水沟污泥中驯化筛选出1株能够有效吸附Zn²⁺、Pb²⁺并耐低pH值的菌株T1,经分子生物学鉴定,其为芬氏纤维微菌（Cellulosimicrobium funkei）。将T1按单菌种连续挂膜法固定在活性炭上,采用固定化生物活性炭（Immobilized Biological Activated Carbon,IBAC）技术处理pH=4、Pb²⁺含量为30 mg/L、Zn²⁺含量为100 mg/L的模拟铅锌矿山酸性废水,并与单纯活性炭吸附工艺进行对比,试验结果表明：IBAC工艺对模拟废水中Zn²⁺、Pb²⁺的7 d平均去除率分别达75.28%和74.16%,处理后废水的pH值提高至6.8~7.5;单纯活性炭吸附工艺虽然在处理模拟废水的开始阶段可取得高达96.80%和95.21%的Pb²⁺、Zn²⁺去除率,但80 h后Pb²⁺、Zn²⁺的去除率分别下降到只有9.65%和12.93%,而IBAC工艺的Pb²⁺、Zn²⁺去除率始终保持在68.27%~76.25%和71.27%~77.89%的较高水平。扫描电镜捡测结果显示：活性炭挂膜后颗粒表面被T1覆盖,变得更为粗糙,孔隙更多;T1呈纤维状,吸附Pb²⁺、Zn²⁺后体积膨胀,相互间黏结性更强。以上研究成果可为IBAC技术处理铅锌矿山酸性废水的工业化提供参考。     

应用纳米气泡气浮应急修复重金属污染土壤

为了确定纳米气泡气浮快速修复重金属污染土壤的选别工艺，采用自制纳米气泡气浮装置为试验仪器，模拟含Cu²⁺、Zn²⁺、Pb²⁺、Cd²⁺、Ni²⁺和Cr³⁺等重金属离子溶液泄漏导致土壤重金属污染事件，考察了磨矿细度、pH值等参数对重金属脱除效率的影响。结果表明，当硫酸铵用量为30 kg/t、硫化钠用量为36 kg/t、丁基黄药用量为2 500 g/t、2#油用量为1 500 g/t、溶液pH值为8.0和浮选时间为60 min时，经过“1粗3扫”后，污染土壤中Cu²⁺、Cd²⁺、Ni²⁺、Pb²⁺、Zn²⁺和Cr³⁺的脱除率分别为90.08%、87.92%、85.95%、84.77%、78.85%和75.58%；获得泡沫产品中Cu²⁺、Zn²⁺、Pb²⁺、Cd²⁺、Ni²⁺和Cr³⁺含量分别为12.01×10⁴ mg/kg、11.72×10⁴ mg/kg、11.46×10⁴ mg/kg、11.30×10⁴ mg/kg、10.51×10⁴ mg/kg、10.08×10⁴ mg/kg，达到了硫化矿精矿质量要求，具有综合回收价值。研究获得的工艺流程对重金属污染土壤的应急修复具有指导意义。     

天然及改性膨润土吸附废水中Pb2+、Ni2+、Cd2+ 的试验研究

用山东潍坊涌泉某膨润土厂生产的天然钙基膨润土和改性膨润土对模拟含Pb²⁺、Ni²⁺、Cd²⁺的废水分别进行了试验研究。结果表明,该厂的天然钙基膨润土和改性膨润土对废水中的Pb²⁺、Ni²⁺、Cd²⁺有较高的去除率,可以作为重金属离子Pb²⁺、Ni²⁺、Cd²⁺的吸附剂使用     

不溶性淀粉黄原酸盐对Cu~(2+)和Zn~(2+)的吸附

以淀粉为原料、环氧氯丙烷为交联剂,通过与丙烯腈接枝共聚,制备了不溶性淀粉黄原酸盐(ISX)。将ISX用于吸附模拟废水中的Cu2+或Zn2+离子,通过试验得出了吸附的适宜条件。对试验结果的分析表明:Cu2+和Zn2+在ISX上的等温吸附过程较适合用Langmuir等温式描述,动力学行为较适合用准二级动力学方程描述;吸附属自发的物理吸附。     

膨润土吸附水中Zn2+的影响因素研究

研究了邯郸钙基膨润土及其钠化土对Zn²⁺的吸附行为,考察了溶液中Zn²⁺的初始浓度、液固比、pH值、吸附时间、搅拌速度、温度、膨润土粒度等因素对膨润土吸附的影响。结果表明：钙基膨润土及其钠化土对Zn²⁺的吸附在2 h时都基本达到平衡;提高溶液的pH值、吸附温度和搅拌速度,延长吸附时间,降低膨润土的粒度、Zn²⁺的初始浓度和液固比,都能不同程度地提高膨润土对Zn²⁺的吸附率;在混合体系中,共存离子Pb²⁺对两种膨润土吸附Zn²⁺的效果都几乎没有影响,而Cr⁶⁺却会降低?街峙蛉笸炼訸n2+的吸附率。     

P507从废旧三元电池浸出液中萃取分离镍、钴、锰的研究

在诸多萃取剂中,P507等酸性磷(膦)类萃取剂在镍钴锰分离领域中应用的较为广泛。本文采用P507萃取剂从三元电池浸出液中萃取分离Mn²⁺、Co²⁺和Ni²⁺。考察了料液浓度、料液初始pH值、相比O/A及有机组成对分离Mn²⁺、Co²⁺、Ni²⁺的影响,并通过洗涤负载有机相达到进一步分离的效果,探究洗涤液平衡pH值、浓度、相比及级数对分离Mn²⁺、Co²⁺、Ni²⁺的影响。结果表明：以20 % P507为萃取剂,80 %磺化煤油为稀释剂,当水相平衡pH=4.5, 皂化率为45%,相比O/A=1.5: 1的条件下, Mn²⁺、Co²⁺和Ni²⁺的萃取率分别为62.8%、22.48%和3.9%;若洗涤液为30 g/L 的硫酸锰溶液,在水相平衡pH=4、相比O/A=20:1,洗涤级数为4的洗涤条件下,最终负载有机相中的Mn²⁺浓度为5.4 g/L、Ni²⁺浓度0.0049 g/L、Co²⁺浓度仅为0.0450 g/L。有效实现了三元电池电极材料经过化学预处理除杂后的硫酸钴锰溶液中钴锰镍的分离。     

用高锰酸钾改性提高竹炭对Cu2+ 的吸附能力

采用KMnO₄溶液在回流状态下对竹炭进行改性,得到改性竹炭。比较研究了 KMnO₄浓度对Cu²⁺ 在竹炭上的吸附率-pH曲线的影响,并研究了KMnO₄改性对竹炭吸附和解吸Cu²⁺ 性能的影响。静态吸附试验表明, KMnO₄ 改性使竹炭对Cu²⁺ 吸附率-pH曲线及pH₅₀向低pH偏移,当 KMnO₄溶液浓度为0.04 mol/L时,改性效果最好; KMnO₄ 改性使其投加量节省约2倍; 竹炭对Cu²⁺ 的吸附均遵循Langmuir单分子层吸附规律, 在相同Cu²⁺ 平衡浓度下,改性后的竹炭对Cu²⁺ 的吸附量提高约53%,升高温度能明显提高改性竹炭对Cu²⁺ 的吸附能力,40 ℃的饱和吸附量是25 ℃的1.69倍。KMnO₄ 改性提高了竹炭从水中吸附重金属离子的能力,并改善了其解吸再生性能。     

矿山酸性水中浸矿细菌的筛选及除铁效果

细菌浸矿在矿石综合利用和生态环境保护方面具有重要意义。从兖州煤矿酸性矿井水中筛选、分 离到1株具有嗜酸、氧化Fe2+的浸矿细菌,编号SKDYJ-1。通过对其16S rDNA 基因序列分析,发 现该菌株16S rDNA 基因序列与Pantoea agglomerans P1SAA（FJ611818）的同源性高达98% ,为嗜酸成团泛菌。对该菌株形态、生长特性、Fe2+氧化率进行了研究,结果表明：菌株 SKDYJ-1细胞呈杆状,革兰氏阴性,最适生长温度为30 ℃,在25 ℃、30 ℃以及35 ℃条件下培 养,菌株SKDYJ-1对Fe²⁺的最大氧化率分别为2.79%、6.52% 和5.59%,具有较高的浸矿能力。     

酸碱溶液对含硫尾矿砂力学特性的影响

为研究酸碱溶液作用下含硫尾矿砂物理力学特性的变化规律,通过对不同酸碱度溶液浸泡后的尾矿砂进行筛分试验与固结试验,得到了酸碱溶液对尾矿砂粒径级配的影响,并研究了不同水化学环境下含硫尾矿砂压缩特性的变化规律。研究表明,经酸碱溶液浸泡后的尾矿砂试样中位于级配曲线中部粒径含量有增多的趋势,且经酸溶液处理过的尾矿砂增多趋势更为明显;尾矿砂孔隙比随固结压力的增加而减小;酸(碱)溶液pH值与尾矿砂压缩系数呈单调递增(减)关系;酸溶液pH值与压缩模量呈单调递增的关系,碱性溶液中压缩模量先增加,之后在7上下波动。研究成果将为矿区尾矿砂污染物控制与治理以及尾矿砂的资源化利用提供理论依据和技术支持。     

Adsorbing colloidal flotation removing metals ions in a modified jet cell

The removal of Cu²⁺, Zn²⁺ and Ni²⁺ ions from synthetic wastewater with a modified Jameson cell (MJC) was studied using adsorption colloidal flotation (ACF). A colloidal dispersion of Fe (OH)₃ (formed in situ from FeCl₃) at pH 11 was used as an adsorbent colloid to ensure full adsorption and precipitation. The precipitates were flocculated with polyacrylamide and hydrophobised with sodium oleate and pine oil as a frother during the flotation stage. In the modified jet cell, the downcomer was sealed at the bottom with a diffuser, and the re-flotation of detached flocs and the probability of bubbles/particles capture was enhanced, which improved the recovery rate. As a result, the modified Jameson cell was more efficient (higher loaded carrier recoveries) than the conventional jet cell (CJC) in removing heavy metals ions. The physico-chemical characteristics, cell design and operating parameters were studied, and the removal efficiency was evaluated by monitoring the final concentration of ions in the treated effluent. The results indicated that the removal efficiencies of the MJC were approximately 95% and 98% for dilute (Cu²⁺, Zn²⁺ and Ni²⁺ concentration of 2 mg/L) and concentrated wastewater (25 mg/L of each ion), respectively. The optimal parameters included a Fe⁺³/ion ratio of 0.5 and a minimum air flow-rate/feed flow-rate ratio of 0.18. The results are discussed in terms of the physical and physico-chemical parameters, and the findings suggested that the proposed flotation technique has great potential for the treatment of wastewater.