高濃度酸性銅鋅廢水分步硫化處理研究.pdf

1、有色重金屬濕法冶金、采選、電鍍等行業(yè)每年都會(huì)產(chǎn)生大量含多種重金屬的復(fù)雜廢水。這些廢水排入自然水體后，將嚴(yán)重污染生態(tài)環(huán)境、造成資源浪費(fèi)。目前石灰法處理難以實(shí)現(xiàn)排放達(dá)標(biāo)，出水含鈣高回用難度大。傳統(tǒng)的硫化法渣量大，重金屬難以回收。為此，提出了高濃度酸性銅鋅多金屬?gòu)U水分步硫化處理新方法，目的在于逐級(jí)回收重金屬硫化物，通過(guò)研究取得了如下結(jié)果:
　　研究繪制了298.15 K下S(Ⅱ)-H2O體系各含硫物種(S2-、HS、H2S)的離子分率α

2、n-pH圖、E-pH圖，(Cu、Zn)-S-H2O體系溶解平衡pM-pH圖、E-pH圖。S(Ⅱ)-H2O體系αn-pH圖表明，pH達(dá)到12.5時(shí)，溶液中逐漸出現(xiàn)S2-，pH達(dá)到16時(shí)，S2-離子基本飽和。E-pH圖表明，pH＞12.8時(shí)，溶液中有S2-的產(chǎn)生。(Cu、Zn)-S-H2O體系pM-pH圖表明，pH分別為7.75和8.36時(shí)，CuS、ZnS的溶解度達(dá)到最低。E-pH圖表明，pH分別在0～12.5及-2～16.5范圍內(nèi)，溶液中

3、有CuS、ZnS沉淀的形成。
　　研究獲得了高濃度酸性含銅廢水H2S處理優(yōu)化工藝條件。銅初始濃度為500 mg·L-1，溶液pH值為1.0，溫度為25℃，S/Cu摩爾比為1.1∶1，反應(yīng)時(shí)間為50 min，銅的脫除率可達(dá)99.18％。H2S處理銅離子氣液接觸反應(yīng)為準(zhǔn)一級(jí)動(dòng)力學(xué)反應(yīng)，當(dāng)銅初始濃度為1 g·L-1時(shí)，反應(yīng)速率常數(shù)k為0.09685 S-1。利用Material Studio6.0軟件對(duì)CuS晶體進(jìn)行了理論計(jì)算，CuS晶

4、體中Cu原子失電子，S原子得電子。原子間存在Cu-S鍵和S-S共價(jià)鍵，Cu-S鍵穩(wěn)定性比S-S鍵要高。理論計(jì)算表明了銅沉渣中主要以穩(wěn)定的CuS晶體存在，沉降性能好，易于固液分離。
　　針對(duì)高濃度酸性含鋅廢水，優(yōu)化研究了H2S處理的工藝參數(shù)。鋅初始濃度為100 mg·L-1，溶液pH值為3，反應(yīng)時(shí)間為80 min，溫度為35℃，H2S氣體的體積分?jǐn)?shù)為30％，Zn2+離子脫除率為99.54％。動(dòng)力學(xué)分析表明，氣液接觸反應(yīng)為準(zhǔn)一級(jí)動(dòng)力學(xué)

5、反應(yīng)，當(dāng)鋅初始濃度為500 mg·L-1時(shí)，反應(yīng)速率常數(shù)k為0.11931 S-1。利用Material Studio6.0軟件對(duì)ZnS晶體進(jìn)行了理論計(jì)算，ZnS晶體中Zn原子失電子，S原子得電子，Zn、S原子間形成了共價(jià)成分較高的共價(jià)鍵。理論計(jì)算表明了鋅沉渣結(jié)晶度高，有利于改善沉降性能、實(shí)現(xiàn)固液分離。
　　提出并研究了高濃度酸性重金屬?gòu)U水中銅鋅分步硫化處理與分離新方法。對(duì)模擬的高濃度酸性銅鋅混合廢水采用H2S氣體進(jìn)行了分步硫化，