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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。

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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