化学方法处理丙烯基胺废水研究.docx
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化学方法处理丙烯基胺废水研究
化学方法处理丙烯基胺废水研究
摘要
本课题采用硫酸亚铁法，以硫酸亚铁处理山东鲁岳化工厂生产丙烯基胺过程中所产生的络合铜废水。
首先对废水的含铜量进行研究，将废水稀释后进行原子吸收检测；检测其浓度约为21.4g/L，然后采用单因素实验，通过考察硫酸亚铁的投加量、废水pH值的影响，得到最佳处理条件；采用正交实验进一步优化废水的处理条件，得到投加量对铜离子去除率的影响最大，其次pH，吸附最小。
由于21.4g/L铜离子在pH为5.93以上时形成氢氧化铜沉淀，经研究硫酸亚铁的最佳处理条件为pH值为10,投加量为1.2g/L，静置时间为10min。
这时铜离子的去除率可达近100%。
除此之外，本课题还对铝催化还原法，硫化沉淀法法进行了研究，但经比较硫酸亚铁法具有投量少，成本低，出去率较高，副产物可回收，易于操作，可大规模应用于工业生产等优点。
故对此方法进行了深入的研究。
关键词：
硫酸亚铁铜络合离子丙烯基胺含铜废水
Abstract
Thissubjectadoptsferroussulfatemethod,toferroussulphatetreatmentshandongLuYuechemicalplantproductionpropylenebaseamineprocessproducedincopperwastewatercomplexation.Firstofwastewatercontainingcopperquantity,willdilutewastewateraftertheatomicabsorptiondetection;Testingitsconcentrationofabout21.4g/L,thenthesinglefactorexperiment,throughtheinvestigationofferroussulfatedosingquantity,wastewaterpHvalue,theinfluenceoftheoptimaltreatment;Usingtheorthogonalexperimentalfurtheroptimizationofwastewatertreatmentconditions,getdosingquantityofcopperionsremovalrate,thesecondbiggestinfluencepH,adsorptionminimum.Since21.4g/Lcopperionsintheabove5.93pHformedwhenhydrogencopperoxideprecipitation,thebesttreatmentofferroussulfateconditionsforthepHvalueof10,dosingquantityis1.2g/L,quietplacetimefor10min.Atthismomenttheremovalrateofcopperionscanbeuptonearly100%.Inaddition,thesubjectofcatalyticreductionmethodarealuminum,sulfideprecipitationmethodontheresearch,butbycomparisonwiththeturnoverofferroussulfatemethod,lowcost,lessoutrateishigher,by-productscanberecycled,easytooperateandcanbelargescaleapplicationinindustrialproduction,etc.Sothemethodisstudied.
Keywords:
ferroussulfatecoppercomplexationionpropylenebaseaminecontaincopperwastewater
目录
1．文献综述1
1.1前言1
1.2含铜废水概述1
1.2.1目前我国含铜废水处理标准1
1.2.2含铜废水种类研究2
1.2.3含铜废水的危害3
1.2.4含铜废除处理意义3
1.3国内外含铜废水处理现状4
1.3.1加减沉淀法处理含铜废水4
1.3.2铝催化还原处理含铜废水4
1.3.3硫化物沉淀法处理含铜废水5
1.3.4氧化还原法处理含铜废水5
1.3.5铁粉还原法处理含铜废水5
1.3.6重金属捕集剂法处理含铜废水6
1.3.7生物法6
1.3.8吸附法8
1.4硫酸亚铁法处理废水的研究10
1.4.1硫酸亚铁法的研究进展10
1.4.2硫酸亚铁法的工业应用10
1.4.3硫酸亚铁法原理11
1.4.4硫酸亚铁法处理性能的研究11
1.5本课题研究的意义12
1.6试验内容13
2.实验部分14
2.1实验仪器14
2.2实验废液及药品14
2.2.1实验废液14
2.2.2实验药品14
2.3实验方法14
2.3.1铝催化还原法处理方法14
2.3.2硫化物沉淀法处理方法15
2.3.3硫酸亚铁法处理方法15
2.3.4铜离子浓度的测定方法15
3.实验结果与讨论18
3.1几种含铜废水处理方法的比较18
3.1.1药品投加量的影响18
3.1.2pH值的影响20
3.1.3吸附时间的影响23
3.1.4实验成本对比24
3.2含铜废水处理方法的的确定25
3.3验证实验27
3.4实际废水处理27
3.5工业处理可行性的研究27
4.结论与展望29
4.1主要研究结论29
4.2研究展望30
1．文献综述
1.1前言
多年来，由于水中的重金属污染对生物、人类和环境的毒害而成为当前迫切要解决的重要课题。
存在于工业废水或者饮用水中的重金属并不像有机污染物一样具有生物降解性。
由于吸附作用重金属可在有机体中积累，使之对公共健康构成威胁。
其中铜可导致皮肤痒皮炎、手上皮肤和脚底角质化等症状。
因此，此类重金属的浓度必须降低到不同水体所要求的安全环境规定水平。
目前有多种技术方法可用于去除水中的重金属。
这些方法包括化学沉淀法、絮凝法、反渗透法、离子交换法和生物吸附法。
其中化学方法由于简单、经济有效而被工业生产中广泛采用。
化学沉淀法中较常用的药剂有重金属捕捉剂，硫酸亚铁，硫化钠等。
在重金属捕捉剂价格相对较高，硫化钠往往因为沉淀池沉淀效果不好，使出水不能稳定达标。
目前，已有不少关于硫酸亚铁法处理含铜废水在各方面优于其他方法研究的报道。
本实验以硫酸亚铁废水中的Cu2+的研究是一项较可行络合铜废水处理技术，它相对于其它络合铜处理方法具有废水处理能力强、加入量更小、成本低的优点，并且这种络合铜废水处理方法所产生的污泥可回收利用。
1.2含铜废水概述
1.2.1目前国内外含铜废水处理标准
我国《污染综合排放标准》（GB8978—1996）中规定：
铜属于二类污染物，其一级排放标准为0.5mg/L；在最新出台的《电镀污染物排放标准》（GB1900—2008））中规定：
电镀企业从2010年7月1日起同排放标准将全部执行0.5mg/L；环境容量较小、生态环境脆弱等地区将执行0.3mg/L;在《地表水环境标准》（3838—2002）中，铜的二类水标准限值为1.0mg/L。
[1]。
从表1几种污染物指标的排放标准（第二类一级标准或一类污染物最高允许排放浓度）与地表水环境质量标准（二类水标准限值）可以看出，无论是第二类污染物的锌、锰，还是第一类污染物砷、铅等标准都高于地表水环境质量标准限值的0.5—1000倍，只有污染物铜的排放标准低于地表水环境质量标准限值。
表1几种污染物指标排放标准与环境质量标准的比较
几种污染物指标排放标准与环境质量标准的比较mg/L
序号
指标
《污水综合排放标准》（GB8978—1996）第二类一级标准或第一类污染物最高允许排放浓度
《地表水环境质量标准》（3838—2002）二类水准线值
污水排放标准与地表水环境质量标准的倍数关系
备注
1
Cu
0.5
1.0
0.5
二类
2
Zn
2.0
1.0
2
二类
3
Mn
2.0
0.1
20
二类
4
As
0.5
0.05
10
一类
5
Cr
0.5
0.05
10
一类
6
Pb
1.0
0.01
100
一类
7
Hg
0.05
0.00005
1000
一类
8
Cd
0.1
0.005
20
一类
从一些经济发达的国家和地区指定的标准来看欧盟电路板行业污染物铜的排放标准为小于等于3.0mg/L，日本为小于等于3.0mg/L;美国为小于等于2.0mg/L；美国直来水中铜准限值为小于等于1.3mg/L。
综上所述，我国虽然处于发展中国家，但目前我国对铜的排放标准要就较其他发达国家和地区更为严格，众所周知，虽然含铜废水污染物的处理并不难，但执行标准不同，话费的处理成本就不一样。
标准严，处理成本高，产品成本相对提高。
因此，在寻找处理含铜废水方法时，要将处理成本作为一个重要参考指标，寻找一种高效，成本低，可行性强的处理方法以适用于大规模工业生产之中。
1.2.2含铜废水的种类性质
铜离子废水的来源主要是在化工、印染、染料生产、有色冶炼、金属加工、机器制造及其他工业生产的过程中产生。
含铜废水按铜离子的价态有二价态铜离子和一价态铜离子；按存在形式有游离铜如（Cu2+）和络合铜（如[Cu（CN）3]2-、Cu（NH3）42+等）。
Cu2+可通过加碱沉淀法完全沉淀下来，而废水中含有的络合态铜往往是造成出水总铜不能达标排放的重要因素。
因此处理络合铜废水具有一定难度，并对废水排放达标有着很强重要性。
在染料、电镀、有机化工等行业含铜废水中，铜离子往往以络合形态存在，如[Cu（CN）3]2-、Cu（NH3）42+。
鲁岳化工生产丙烯基胺的废水有刺鼻气味，含有氨水成分，废水中亚铜离子会和氨分子发生配位形成二氨合亚铜配离子，此离子是无色的。
Cu+＋2NH3=[Cu（NH3）2]+；
这种离子虽然由于形成配合物而相对稳定存在，但放置一段时间的话，空气中的氧气会把里面的Cu（Ⅰ）氧化为Cu（Ⅱ）,而变成了深蓝色的溶液:
4[Cu（NH3）2]+＋8NH3＋O2＋2H2O=4[Cu（NH3）4]2+＋4OH-.
本课题处理的废水就是以铜氨络合形态存在的含铜废水，属于络合铜废水，应选择络合铜废水处理方式。
1.2.3含铜废水的危害与影响
（1）含铜废水对农业、养殖业的影响
含铜废水排入水体，会严重影响水的质量。
。
研究发现，灌溉水中硫酸铜对水稻危害的临界浓度为0.6mg/L。
若用含铜废水灌溉农田,铜在土壤和农作物中累积,会造成农作物特别是水稻和大麦生长不良，并会污染粮食籽粒。
铜对水生生物的毒性亦很大，铜对鱼类毒性浓度始于0.002mg/L,但一般认为水体含铜0.01mg/L对鱼类是安全的。
在一些小河中，曾发生铜污染引起水生生物的急性中毒事件；在海岸和港湾地区，曾发生铜污染引起牡蛎肉变绿的事件。
（2）含铜废水对人体的危害
调查研究表明，当水
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