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络合铜电镀废水的处理研究

作　者: 金洁蓉
导　师: 杨岳平
学　校: 浙江大学
专　业: 环境工程
关键词: 络合铜 Fenton 协同作用零价铁纳米级零价铁重金属捕集剂
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 554次
引　用: 4次
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内容摘要

本文考察了络合铜电镀废水的处理工艺及其工程可行性分析。根据络合铜性质,实验分有机和无机两部分进行。有机络合铜部分主要考察了还原铁粉、Fenton氧化及铁粉-Fenton对有机络合铜的去除效率及主要影响因素,分析探讨了铁粉-Fenton去除有机络合铜的机理;无机络合铜部分主要考察了还原铁粉、纳米级零价铁（Fe⁰）和重金属捕集剂（DTCR）对无机络合铜的去除效率及其主要影响因素,并针对几种处理方法进行了工程应用的可行性分析。结果表明:1.铁粉-Fenton处理有机络合铜的最佳反应条件为:pH=3,H₂O₂投加量控制在H₂O₂:COD=1.5:1,反应稳定时间为30分钟;还原铁粉颗粒的直径约小,比表面积越大,对反应越有利。2.铁粉-Fenton对无机络合铜的去除效果不大,可见其主要途径包括:铁腐蚀产生原子H,H和废水中的部分Cu（以游离态为主）发生氧化还原反应;进入废水的Fe²⁺和投加的H₂O₂组成了Fenton试剂,氧化废水中的络合铜。此外,铁粉和Fe（Ⅱ）也会对Cu（Ⅱ）直接还原去除,产物为Cu⁰和Fe（Ⅲ）的共沉物,覆盖在还原铁粉的表面形成钝化层,阻止反应的进行。3.对比铁粉-Fenton对有机络合铜和无机络合铜的处理结果:Fenton试剂是通过氧化络合铜中的有机根部分,释放出铜离子;而非打破络合键,游离出铜离子。所以铁粉-Fenton这种方法只适用于有机络合铜的处理。4.纳米级Fe⁰处理无机络合铜实验中,去除效率随Fe⁰用量的提高而增大,pH值越低越有利于反应的进行。纳米级Fe⁰具有较大的比表面积（12.4 m²/g）,反应速率很快:其它反应条件相同的情况下,去除效率约为还原铁粉的2-3倍。但是纳米级Fe⁰极易被氧化,难以保存,且制备成本较高。5.重金属捕集剂可以有效地去除废水中的络合铜,并且可同时有效去除废水中的多种混合重金属离子。6.工程可行性分析:铁粉还原法处理成本较低,但不能实现被污染水体的达标排放;铁粉-Fenton氧化处理技术在有机络合铜废水处理中表现出了很好的处理效果,能在短时间内达到很高的处理效率,且成本较低,较易在工程中应用;铁粉-纳米铁联合技术处理无机络合铜废水的效果极好,能充分保证处理废水的达标排放,但处理成本很高,不具备经济可行性;铁粉-重金属捕集剂联合技术对无机络合铜废水的处理效果较好,成本远低于铁粉-纳米铁联合技术,具备很好的工程可行性。

全文目录

致谢  4-5
摘要  5-6
Abstract  6-11
1 绪论  11-22
  1.1 除络合铜的必要性  11-13
    1.1.1 水资源危机  11-12
    1.1.2 水体中重金属污染严重  12-13
    1.1.3 络合铜的来源与危害  13
  1.2 络合铜的水处理技术  13-20
    1.2.1 国内络合铜废水的处理技术  13-19
    1.2.2 国外络合铜废水的处理技术  19-20
  1.3 本文的选题思路  20-21
  1.4 本章小结  21-22
2 实验原理及具体实施  22-29
  2.1 实验原理  22-24
    2.1.1 Fenton氧化实验  22
    2.1.2 铁粉还原实验  22-23
    2.1.3 重金属捕集实验  23-24
  2.2 实验主要试剂及仪器  24-25
    2.2.1 主要实验仪器  24-25
    2.2.2 主要实验试剂  25
  2.3 实验方法及装置  25-27
    2.3.1 铁粉的预处理  25-26
    2.3.2 实验对象的制备  26
    2.3.3 纳米级零价铁的制备  26
    2.3.4 间歇反应  26-27
  2.4 分析方法  27
  2.5 实验具体安排  27-28
  2.6 本章小结  28-29
3 Fenton氧化处理有机络合铜实验研究  29-34
  3.1 Fenton氧化处理有机络合铜条件实验  29-32
    3.1.1 Fe~(2+)与H_2O_2投加比的影响  29-30
    3.1.2 反应时间的影响  30-31
    3.1.3 初始pH的影响  31-32
    3.1.4 反应温度的影响  32
  3.2 本章小结  32-34
4 铁粉-Fenton氧化处理有机络合铜实验研究  34-43
  4.1 铁粉-Fenton氧化处理有机络合铜条件实验  34-40
    4.1.1 H_2O_2投加量的影响  34-35
    4.1.2 反应时间的影响  35-36
    4.1.3 初始pH的影响  36-37
    4.1.4 铁粉粒径的影响  37-38
    4.1.5 溶液初始浓度的影响  38-40
  4.2 铁粉还原-Fenton氧化原理分析  40-42
  4.3 本章小结  42-43
5 铁粉还原去除无机络合铜实验研究  43-47
  5.1 铁粉还原去除无机络合铜条件实验  43-46
    5.1.1 铁粉投加量的影响  43
    5.1.2 反应时间的影响  43-44
    5.1.3 初始pH的影响  44-45
    5.1.4 初始浓度的影响  45
    5.1.5 铁粉粒径影响  45-46
  5.2 本章小结  46-47
6 纳米级铁粉还原去除低浓度无机络合铜实验研究  47-51
  6.1 纳米级零价铁还原去除低浓度无机络合铜实验  47-50
    6.1.1 纳米级零价铁投加量的影响  47-48
    6.1.2 反应时间的影响  48
    6.1.3 初始pH值的影响  48-49
    6.1.4 初始浓度的影响  49-50
  6.2 本章小结  50-51
7 重金属捕集剂去除低浓度无机络合铜实验研究  51-57
  7.1 重金属捕集剂去除低浓度无机络合铜条件实验  51-55
    7.1.1 DTCR投加量的影响  51-52
    7.1.2 反应时间的影响  52
    7.1.3 初始pH的影响  52-53
    7.1.4 溶液初始浓度的影响  53-54
    7.1.5 混凝剂投加量的影响  54
    7.1.6 金属离子共存的影响  54-55
  7.2 反应原理分析  55
  7.3 本章小结  55-57
8 络合铜处理工艺工程可行性分析  57-61
  8.1 几种处理工艺的技术可行性分析  57-58
    8.1.1 Fenton氧化有机络合铜实验  57
    8.1.2 铁粉还原-Fenton氧化有机络合铜实验  57
    8.1.3 铁粉还原无机络合铜实验  57-58
    8.1.4 纳米级铁粉还原较低浓度无机络合铜实验  58
    8.1.5 重金属捕集剂处理较低浓度无机络合铜实验  58
  8.2 几种处理工艺的经济可行性分析  58-60
    8.2.1 Fenton氧化有机络合铜实验  59
    8.2.2 铁粉还原-Fenton氧化有机络合铜实验  59
    8.2.3 铁粉还原无机络合铜实验  59
    8.2.4 纳米级铁粉还原较低浓度无机络合铜实验  59-60
    8.2.5 重金属捕集剂处理较低浓度无机络合铜实验  60
  8.3 本章小结  60-61
9 结论与建议  61-63
  9.1 结论  61-62
  9.2 建议  62-63
参考文献  63-68
作者简介  68

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