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废弃氟石膏改性利用及高含氟废水处理研究
作 者: 姚艳
导 师: 杨道武
学 校: 长沙理工大学
专 业: 应用化学
关键词: 废弃氟石膏 酸性改性液 改性工艺 应用性能 含氟废水 硫酸铝 聚合氯化铝
分类号: X703
类 型: 硕士论文
年 份: 2011年
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内容摘要
随着工业化的加速发展,“三废”的排放量迅速增加,对环境的污染能力超过环境自身的净化能力。氟石膏是氟化盐厂生产氢氟酸过程中排放的废渣,每生产1t氢氟酸将产生45t氟石膏,目前,国内氟石膏废渣的年排放量大概为100多万t。大量废弃氟石膏的堆放,不但占用农、林用地,而且影响周边农作物和水资源,如何加以综合治理,变废为宝成为非常重要且迫切的课题。同时,氟化盐厂等排放的含氟废水的排放总量每年也以成万吨地急剧增加,氟污染越来越严重,如何使排放的含氟废水达到了《污水综合排放标准》(GB8978—1996)的一级标准也成为非常重要且迫切的课题。本课题以湖南湘乡氟化学有限公司排放的废弃氟石膏为研究对象,分析了其主要化学成分及矿物组成;研究了水膏比、温度、可溶性杂质、pH值、保水剂掺量和粉磨细度等对氟石膏水化硬化性能的影响;用氟化学有限公司的酸性废渣为原料,研制了酸性改性液,解决了氟石膏做建筑材料时碱度过高的问题;通过水化硬化性能结果,确定废弃氟石膏的改性工艺,并提出了生产工艺流程,得到了改性氟石膏,测试了改性前后的氟石膏的基本性能变化,并通过SEM观察改性前后氟石膏的基本形貌;将改性氟石膏做应用性能测试,并用八通道微量量热仪(TAM Air)测试了改性氟石膏对水泥水化热的影响。结果表明:改性后氟石膏的性能较改性前明显提高;改后晶体形貌变成斜方板状或短柱状,晶体之间相互交错且搭接更密实;用改性氟石膏代替天然石膏做水泥缓凝剂时,凝结时间、安定性和SO3方面均符合国家标准;单掺粉煤灰或双掺粉煤灰和氟石膏都可大幅度降低水化热,从而减水混凝土开裂事故;双掺解决了只单掺粉煤灰时早期抗压强度过低的问题;用于粉刷石膏时,各项性能都符合国家标准,且性能优异。在含氟废水处理方面,本课题针对湖南有色湘乡氟化学有限公司生产实际中存在的问题,采用石灰乳—聚合氯化铝两段进行除氟试验,确定了一段和二段的最佳工艺条件,同时将混凝剂聚合氯化铝和硫酸铝混凝效果进行了对比研究。结果表明:一段工艺参数为:石灰乳投加量使Ca2+实际/Ca2+理论=2.02.5,中和反应时间:3050min,搅拌强度:150r/min;沉淀时间:90120min;二段工艺参数为:聚合氯化铝投加量:500mg/L;混凝沉降pH值:68时,废水中[F-]均在5.6mg/L以下,达到了《污水综合排放标准》(GB8978—1996)的一级标准;聚合氯化铝的效能在许多方面优于硫酸铝,如投药量少、pH和温度的变化适应性强等;投加PAC比未加PAC的沉降速度明显提高。本课题能真正实现对废弃物氟石膏的资源化利用,从而得到环境效益与经济效益的双丰收。另外,高含氟废水的处理工艺改进后具有工艺简单、处理效果好、能耗低、药耗少等优点。
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全文目录
摘要 5-7ABSTRACT 7-12第一章 绪论 12-23 1.1 废弃氟石膏及高含氟废水的来源及危害 12-13 1.1.1 废弃氟石膏的来源及危害 12 1.1.2 高含氟废水的来源及危害 12-13 1.2 废弃氟石膏的改性利用的国内外研究现状 13-16 1.3 含氟废水的处理方法及工艺概述 16-20 1.3.1 含氟废水的处理方法概述 16-18 1.3.2 含氟废水的处理工艺概述 18-20 1.4 废弃氟石膏改性利用的产业化前景 20-21 1.5 研究目标 21 1.6 研究内容 21-22 1.7 创新点 22-23第二章 废弃氟石膏的改性 23-40 2.1 试验原料 23-24 2.2 主要试验仪器 24-25 2.3 测试方法 25-27 2.3.1 氟石膏水化率的测定 25 2.3.2 氟石膏溶解度的测定 25-26 2.3.3 氟石膏的粉磨制度 26 2.3.4 氟石膏物理力学性能的测定 26-27 2.3.5 XRD 试验 27 2.3.6 SEM 试验 27 2.4 废弃氟石膏水化硬化性能的影响因素研究 27-35 2.4.1 不同水膏比对废弃氟石膏溶解度的影响 27-29 2.4.2 温度对废弃氟石膏水化率的影响 29-30 2.4.3 可溶性杂质对氟石膏水化硬化性能的影响 30-31 2.4.4 pH 值对废弃氟石膏水化率和抗压强度的影响 31-32 2.4.5 保水剂甲基纤维素的对氟石膏原样的性能影响 32-33 2.4.6 不同粉磨细度对氟石膏性能的影响 33-34 2.4.7 晶种对氟石膏水化率的影响 34-35 2.5 废弃氟石膏的改性 35-39 2.5.1 废弃氟石膏改性方案的确定 35-36 2.5.2 废弃氟石膏工艺流程图 36-37 2.5.3 废弃氟石膏改性生产工艺流程图 37-38 2.5.4 废弃氟石膏改性前后的基本性能 38-39 2.5.5 废弃氟石膏改性前后的微观形貌 39 2.6 小结 39-40第三章 改性氟石膏在水泥和建材中的应用 40-51 3.1 试验原料 40-41 3.2 测试方法 41-42 3.2.1 水泥基本性能的测定 41 3.2.2 水泥水化热的测试 41-42 3.3 改性氟石膏用做水泥缓凝剂时的应用性能测试 42-43 3.4 改性氟石膏与粉煤灰在降低水泥水化热上的应用 43-48 3.4.1 粉煤灰对水泥水化热的影响 44-46 3.4.2 双掺改性氟石膏和粉煤灰对水泥水化热的影响 46-47 3.4.3 不同温度对双掺胶凝材料水泥水化热的影响 47-48 3.5 改性氟石膏作水泥早强剂的使用 48-49 3.6 在粉刷石膏上的应用 49-50 3.7 小结 50-51第四章 石灰乳—聚合氯化铝处理高含氟废水的研究 51-63 4.1 主要试验仪器及药品 51-52 4.1.1 主要试验仪器 51-52 4.1.2 主要试验药品 52 4.2 废水水质及溶液的配制 52-53 4.2.1 废水水质 52 4.2.2 溶液的配制 52-53 4.3 一段除氟工艺参数的确定 53-56 4.3.1 pH 值对除氟的影响 53-54 4.3.2 搅拌时间对一段除氟效果的影响 54 4.3.3 沉淀时间对一段除氟效果的影响 54-55 4.3.4 搅拌强度对一段除氟效果的影响 55 4.3.5 一段除氟工艺参数 55-56 4.4 二段除氟工艺参数的确定 56-57 4.4.1 pH 值对二段除氟效果影响 56 4.4.2 聚合氯化铝添加量对二段除氟效果影响 56-57 4.4.3 二段除氟工艺参数 57 4.5 硫酸铝和聚合氯化铝处理高浓度含氟废水的对比研究 57-61 4.5.1 pH 变化对混凝效果的影响对比 57-58 4.5.2 混凝剂投加量对混凝效果的影响对比 58-59 4.5.3 温度对混凝效果的影响对比 59-60 4.5.4 沉降速度的对比 60-61 4.6 静态放大试验 61-62 4.7 小结 62-63第五章 其它除氟工艺流程探讨 63-67 5.1 同离子效应除氟工艺 63-64 5.2 两段沉淀法除氟流程工艺 64-65 5.3 晶种效应除氟工艺 65-66 5.4 小结 66-67结论与展望 67-70 1.废弃氟石膏的改性利用 67-68 2.高含氟水处理的处理 68-70参考文献 70-75致谢 75-76附录 A(作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文和取得的其它成果) 76-78摘要 78-86
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中图分类: > 环境科学、安全科学 > 废物处理与综合利用 > 一般性问题 > 废水的处理与利用
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