CN113105062A - 一种高效除锰方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高效除锰方法，包括采用钢渣和聚丙烯酰胺联用通过高梯度磁分离器对水样进行絮凝过磁处理，首先在水样中投加一定量钢渣对水样进行吸附沉淀处理，再投加一定量聚丙烯酰胺絮凝处理，对反应出水直接通过高梯度磁分离器，取最终出水水样进行测定分析。本发明以钢渣为水处理材料，有效解决其大量堆积产生的环境污染问题，且能实现以废治废，带来良好的经济效益、社会效益和环境效益；将钢渣与聚丙烯酰胺联用并依靠高梯度磁分离器更可以优势互补、提高废水处理效果、减少沉淀构筑物占地面积、拓宽应用范围和降低处理成本。

Description

一种高效除锰方法
技术领域
本发明属于重金属酸性矿山废水的技术领域，尤其涉及一种高效除锰方法，适用于处理含Mn2+酸性矿山废水。
背景技术
工业的迅速发展是在大量矿山资源被开发的基础上进行的，这就导致了矿山环境污染特别是酸性矿山废水的污染问题日益严重。酸性矿山废水的特点有水量大、酸性强(pH一般为2～4)、成份复杂，含有多种重金属，水量、水质受外界季节雨水变化以及开采情况不同而变化。酸性矿山废水一旦未妥善处理直接排放，将会使周围水体、土壤被严重污染。目前处理酸性矿山废水的方法有：中和沉淀法、人工湿地法、微生物法、离子交换法、吸附法及膜分离技术等；其中利用吸附法进行水处理，具有应用范围广、处理效果好、可回收有价金属、不造成二次污染、吸附剂可取自工业废料实现以废治废等优点。
在工业生产中会产生大量矿物废料，大部分矿物废料会以露天堆积的方式储存在空地上，造成土地资源的浪费以及环境的污染。
发明内容
基于以上现有技术的不足，本发明所解决的技术问题在于提供一种高效除锰方法，以钢渣为水处理材料，有效解决其大量堆积产生的环境污染问题，且能实现以废治废，带来良好的经济效益、社会效益和环境效益；将钢渣与聚丙烯酰胺联用并依靠高梯度磁分离器更可以优势互补、提高废水处理效果、减少沉淀构筑物体积和占地面积、拓宽应用范围和降低处理成本。
为了解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案来实现：本发明提供一种高效除锰方法，采用钢渣和聚丙烯酰胺联用通过高梯度磁分离器对水样进行絮凝过磁处理，包括以下步骤：
在水样中投加钢渣对水样进行吸附沉淀处理；
再投加聚丙烯酰胺絮凝处理，对反应出水直接通过高梯度磁分离器；
取最终出水水样进行测定分析，使得出水的锰离子浓度达到一级排放标准。
进一步的，投加钢渣的设定条件为：常温下，在摇床中以120r/min搅拌2h，然后投加聚丙烯酰胺；投加聚丙烯酰胺(PAM)的设定条件为：以300r/min快速搅拌1.5min、150r/min中速搅拌2min、40r/min慢速搅拌10min，混凝反应
Figure BDA0003022115200000021
值为25929。
进一步的，所述钢渣的化学组成成分以质量百分含量计如下：
CaO，38.83％；
SiO2，32.73％；
MgO，12.33％；
Fe2O3，10％；
MnO，3.29％；
Al2O3，0.18％；
其他，2.64％；
将钢渣研磨筛选出200目样品置于鼓风干燥箱内，在105℃条件下干燥2h至恒重备用。
可选的，所述聚丙烯酰胺的游离体为0.5％，水解度为5-30％。
进一步的，所述高梯度磁分离器的磁场由两块N50的钕磁铁产生，高梯度磁分离器的内腔使用5％填充度的不锈钢毛作为铁磁填料。
本发明针对pH＝2～4、质量浓度范围为50mg/L-100mg/L的含锰废水，钢渣和聚丙烯酰胺(PAM)联用通过高梯度磁分离器，先投加的钢渣范围为5g/L-9g/L、再投加聚丙烯酰胺的范围为0.20mg/L-0.46mg/L时，通过高梯度磁分离器出水锰浓度低于2mg/L，达到一级排放标准，此时出水pH略高于中性范围内，需要进一步调节pH值，浊度低于10NTU。
由上，与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明用钢渣作为酸性矿山废水处理材料，针对酸性矿山废水含有酸性与重金属的问题，可以利用钢渣具有一定的碱度释放量的特性和较大的比表面积进行酸性中和与重金属的吸附沉降。处理后废水中的悬浮物可以与聚丙烯酰胺(PAM)进行絮凝反应产生较大包含钢渣的絮凝体，利用钢渣具有磁性质的特点可以将处理后的废水直接通过高梯度磁分离器，经强磁场处理悬浮物以及被吸附和沉淀的锰离子。控制钢渣与聚丙烯酰胺(PAM)的用量可以使锰离子的出水浓度、浊度达到外排标准。
本发明技术利用钢渣与聚丙烯酰胺(PAM)联用通过高梯度磁分离器处理含Mn2+酸性矿山废水不但使沉淀构筑物占地面积降低，同时解决了企业钢渣大量堆积污染环境问题，而且实现了工业废弃物的资源化利用和以废治废，能带来良好的经济效益、社会效益和环境效益。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下结合优选实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍。
图1是本发明的高效除锰方法的流程图。
具体实施方式
如图1所示，本发明提供一种高效除锰方法，采用钢渣和聚丙烯酰胺联用通过高梯度磁分离器对水样进行絮凝过磁处理，包括以下步骤：
在水样中投加钢渣对水样进行吸附沉淀处理；
再投加聚丙烯酰胺絮凝处理，对反应出水直接通过高梯度磁分离器；
取最终出水水样进行测定分析，使得出水的锰离子浓度达到一级排放标准。
实施例中钢渣取自山东某钢厂，其化学组成成分(以质量百分含量计)如下：CaO，38.83％；SiO2，32.73％；MgO，12.33％；Fe2O3，10％；MnO，3.29％；Al2O3，0.18％；其他，2.64％。将钢渣研磨筛选出200目样品置于鼓风干燥箱内，在105℃条件下干燥2h至恒重备用。
实施例中的聚丙烯酰胺的游离体为0.5％，水解度为5-30％。
实施例中的高梯度磁分离器，其磁场由两块N50的钕磁铁产生，分离器内腔使用5％填充度的不锈钢毛作为铁磁填料。
实施例一
水样采用硫酸锰(MnSO4·H2O)配置含锰质量浓度为50mg/L的模拟含锰废水，溶液pH＝3左右。
针对pH＝3、质量浓度为50mg/L的含锰废水，钢渣和聚丙烯酰胺(PAM)联用通过高梯度磁分离器处理含Mn2+酸性矿山废水，常温下，先在模拟废水中投加钢渣5g/L，在摇床中以120r/min搅拌2h后投加聚丙烯酰胺(PAM)0.2mg/L进行絮凝搅拌，以300r/min快速搅拌1.5min、150r/min中速搅拌2min、40r/min慢速搅拌10min，之后直接通过高梯度磁分离器。反应完毕出水Mn2+的浓度为0.0606mg/L，Mn2+的去除率为99.88％，达到一级排放标准。出水pH为9.60，需要进行进一步调节使得pH达到6-9。流动状态下，没有磁场的出水浊度为71.2NTU，通过高梯度磁分离器时出水浊度为9.8NTU。
实施例二
水样采用硫酸锰(MnSO4·H2O)配置含锰质量浓度为78.23mg/L的模拟含锰废水，溶液pH＝3左右。
针对pH＝3、质量浓度为78.23mg/L的含锰废水，钢渣和聚丙烯酰胺(PAM)联用通过高梯度磁分离器处理含Mn2+酸性矿山废水，常温下，先在模拟废水中投加钢渣8g/L，在摇床中以120r/min搅拌2h后投加聚丙烯酰胺(PAM)0.4mg/L进行絮凝搅拌，以300r/min快速搅拌1.5min、150r/min中速搅拌2min、40r/min慢速搅拌10min，之后直接通过高梯度磁分离器。反应完毕出水Mn2+的浓度为0.0592mg/L，Mn2+的去除率为99.92％，达到一级排放标准。出水pH为9.64，需要进行进一步调节使得pH达到6-9。流动状态下，没有磁场的出水浊度为114.7NTU，通过高梯度磁分离器时出水浊度为8.6NTU。
实施例三
水样采用硫酸锰(MnSO4·H2O)配置含锰质量浓度为100mg/L的模拟含锰废水，溶液pH＝3左右。
针对pH＝3、质量浓度为100mg/L的锰废水，钢渣和聚丙烯酰胺(PAM)联用通过高梯度磁分离器处理含Mn2+酸性矿山废水，常温下，先在模拟废水中投加钢渣9g/L，在摇床中以120r/min搅拌2h后投加聚丙烯酰胺(PAM)0.46mg/L进行絮凝搅拌，以300r/min快速搅拌1.5min、150r/min中速搅拌2min、40r/min慢速搅拌10min，之后直接通过高梯度磁分离器。反应完毕出水Mn2+的浓度为0.0539mg/L，Mn2+的去除率为99.95％，达到一级排放标准。出水pH为9.66，需要进行进一步调节使得pH达到6-9。流动状态下，没有磁场的出水浊度为121.3NTU，通过高梯度磁分离器时出水浊度为9.3NTU。
钢渣是炼钢厂冶炼钢铁时排出的固体废渣，具有一定的碱度和较大的比表面积，并且钢渣具有一定的磁性质。聚丙烯酰胺(PAM)是一种常见的高分子絮凝剂，在石油开采、水处理等行业中具有广泛的应用，有“百业助剂”之称。废水高梯度磁分离处理法是废水物理处理法之一种。通过在电磁分离器或者永磁分离器中加入不锈钢钢毛这一铁磁性物质作为分离器的填料，在不锈钢钢毛边缘上产生高度不均匀的磁场，通过高梯度磁场的废水中的颗粒物在磁场中受到磁力的作用，被不锈钢钢毛捕获，从而实现固液分离。用磁场来强化处理废水中污染物的沉降效率比重力场中自然沉降高得多，因而具有处理量大、固-液分离效率高、沉淀构筑物体积和占地面积小的优点。
以上所述是本发明的优选实施方式而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和变动，这些改进和变动也视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种高效除锰方法，其特征在于，采用钢渣和聚丙烯酰胺联用通过高梯度磁分离器对水样进行絮凝过磁处理，包括以下步骤：
在水样中投加钢渣对水样进行吸附沉淀处理；
再投加聚丙烯酰胺絮凝处理，对反应出水直接通过高梯度磁分离器；
取最终出水水样进行测定分析，使得出水的锰离子浓度达到一级排放标准。
2.如权利要求1所述的高效除锰方法，其特征在于，投加钢渣的设定条件为：常温下，在摇床中以120r/min搅拌2h，然后投加聚丙烯酰胺；投加聚丙烯酰胺(PAM)的设定条件为：以300r/min快速搅拌1.5min、150r/min中速搅拌2min、40r/min慢速搅拌10min，混凝反应
Figure FDA0003022115190000011
值为25929。
3.如权利要求1所述的高效除锰方法，其特征在于，所述钢渣的化学组成成分以质量百分含量计如下：
CaO，38.83％；
SiO2，32.73％；
MgO，12.33％；
Fe2O3，10％；
MnO，3.29％；
Al2O3，0.18％；
其他，2.64％；
将钢渣研磨筛选出200目样品置于鼓风干燥箱内，在105℃条件下干燥2h至恒重备用。
4.如权利要求1所述的高效除锰方法，其特征在于，所述聚丙烯酰胺的游离体为0.5％，水解度为5-30％。
5.如权利要求1所述的高效除锰方法，其特征在于，所述高梯度磁分离器的磁场由两块N50的钕磁铁产生，高梯度磁分离器的内腔使用5％填充度的不锈钢毛作为铁磁填料。
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