高级氧化工艺降解选矿废水应用研究进展

发表时间:2020/8/13   来源:《科学与技术》2020年28卷8期   作者:孙连喜
[导读] 浮选选矿是一个重要的环节,在浮选过程中,为了得到有用的物质添加到各种
        摘要:浮选选矿是一个重要的环节,在浮选过程中,为了得到有用的物质添加到各种矿物浮选分离试剂的纸浆,矿物分选过程完成后某些金属离子,悬浮固体、有机和无机药物仍将在矿物加工浪费水溶液,因此形成了选矿废水含有大量的有害物质。在浮选渣废水排放中含有大量浮选药剂,组成复杂,较难降解的有机物。尾矿坝在选矿废水,絮凝沉淀,澄清等操作处理,重金属离子浓度达到国家排放标准,基本但选矿废水降解效果不明显,部分矿物加工试剂在选矿废水如果不妥善处理直接排放,会对周围的生态环境造成严重污染。因此,有必要寻找高效、经济的工艺方法对其进行去除。
        关键词:高级氧化;选矿废水;Fenton氧化;真空紫外;循环利用;
        浮选是矿物加工过程中的重要环节,在浮选过程中需要加入各种浮选药剂将有用矿物从矿浆中分离.多数浮选药剂成分复杂、难以降解,使浮选废水中残留着大量的浮选药剂。普通废水处理工艺对残留浮选药剂去除效果较差,难以达标排放,高级氧化技术作为一种高效的废水处理手段,对残留浮选药剂降解有着良好的效果。简要介绍了选矿药剂概念和选矿废水的来源、成分、特点及其危害,对国内外高级氧化技术降解选矿废水的应用研究进行论述;探讨分析Fenton氧化、光化学氧化、声化学氧化、臭氧氧化等高级氧化技术对选矿废水的降解机理,并对高级氧化技术降解选矿废水的应用前景进行展望。
        一、选矿药剂
        选矿废水一般呈碱性,起泡性较强.浮选是矿物加工过程的重要环节,在浮选过程中,为了得到有用矿物利用矿物的疏水性,使用一些有机或无机的化学试剂对磨细的矿石进行处理,在矿浆中加以搅拌、充气,此时,易于与气泡黏附的矿物随气泡上浮,不易与气泡黏附的矿物则留在矿浆中,从而达到有用矿物分离或富集的目的。在浮选工艺中,从矿浆中浮选出矿物的富集过程叫做浮选选矿法,加入的各种药剂称为浮选药剂,根据其浮选用途的不同,可以分为捕收剂,调整剂以及起泡剂3大类,浮选药剂大多数属于难降解有机污染物:如Z200(已基硫氨酯)、25号黑药、酯105等,其在尾矿库废水中的残留量占加药量的百分数。
        二、选矿废水高级氧化降解技术研究进展
        1.Fenton氧化降解选矿废水。Fenton氧化属于均相催化氧化,该方法多用于处理有机废水.Fenton试剂主要通过化学氧化作用和混凝作用对废水中的有机污染物进行氧化降解.化学氧化:在降解选矿废水的过程中,起主要降解作用的是Fe2+与H2O2反应生成具有强氧化性的·OH,混凝作用:在选矿废水降解过程中,因Fenton试剂中含有大量的Fe2+,会在废水中生成絮凝作用较好的Fe(OH)3胶体,吸附去除选矿废水中的残留选矿药剂。Fenton试剂对有机污染物降解效果较好,吸附性能稳定,是降解选矿废水中残留选矿药剂较好的一种高级氧化水处理技术之一。针对选矿废水中残留黄药的问题,采用Fenton氧化法,对实验室模拟的浓度为120 mg/L的黄药废水,进行氧化降解,结果表明:在初始pH=4,H2O2初始浓度为20 mg/L,反应60 min的条件下,黄药的去除效果最好,达到99.5%.但因Fenton试剂单独使用,对污染废水的降解成本较高,通常采用与其它技术连用的方法对废水进行降解.因此,采用Fe/AC内电解+H2O2联合工艺对苯胺黑药模拟废水进行氧化降解,结果表明:在Fe/AC质量比为2∶1,初始pH=3,H2O2投加量为0.6 mmol/g的条件下,运行60 min,Fenton氧化工段HRT对模拟废水COD和DDA的去除效果较好,去除率为91.7%和85.6%。
        2.光化学氧化降解选矿废水。

光化学氧化技术近年来发展迅速,成为水环境领域研究的热点,应用前景较好.光化学氧化技术因其高效、低成本、强氧化性的特点,适用于降解选矿废水中难降解的有机污染物.光化学氧化技术降解废水的过程中,废水中生成强氧化性的·OH,利用紫外与真空紫外2种光源对焦化废水进行深度处理,结果表明:随着光照强度的增加,生物处理出水COD逐渐降低;真空紫外光照射24 h后,可以完全去除生物处理出水中的腐殖质类物质,比紫外光更有效的去除生物处理出水中残留的含氮无机物.同时,光化学氧化技术反应条件温和,对选矿废水中难降解的选矿药剂具有较好的降解效果,可以提高废水回用率。光化学氧化分为光催化氧化和光激发氧化.有关研究表明,光化学氧化技术在降解选矿废水的过程中,起主要作用的是:在光的照射下,废水中生成强氧化性·OH,对选矿废水中的残留选矿药剂进行氧化降解。采用TiO2/硅藻土复合催化剂对废水中的有机污染物二甲胺进行氧化降解,结果表明复合催化剂对低浓度二苯胺的降解符合Langmuir-Hinshelwood动力学模型;在常温,紫外汞灯功率18 W,溶液初始浓度400 mg/L,催化剂3 g/L条件下,对二苯胺的降解效果最好,降解率达到70%以上。
        3.声化学氧化降解选矿废水。声化学氧化主要是在高温高压条件下,利用频率在15kHz~1MHz的声波,使废水中产生O·、OH·、HO2·等强氧化物质,对污染物进行氧化降解的技术.有时也会利用超声吹脱法对高浓度有机污染物进行吹脱处理。单独利用超声波对污染物的降解效果不够明显,通常采用超声与其它方法的协同作用对难降解有机污染物进行降解。研究表明,超声波在与紫外光联合利用降解活性艳橙KR,可以促灭光生电子,活化催化剂表面,加速传质从而提高光催化效率,具有明显的协同效应。利用超声光催化对苯胺及其8种衍生物进行氧化降解,发现超声光催化对苯胺及其衍生物的降解作用,明显高于单独使用超声波或光催化对苯胺及其衍生物的降解效果,且超声光催化对不同有机污染物的降解效果不同.同时,采用VUV/US耦合的方法对印染废水的尾水进行深度处理,发现VUV与US存在协同作用,当VUV16W、US100 W时,VUV/US其对废水的降解效果最好;且VUV/US对TOC的降解符合二级动力学模型。选矿过程中使得选矿废水中残留着各种捕收剂、起泡剂、抑制剂、分散剂、活化剂等,成分复杂,单独利用超声波对选矿废水中残留的选矿药剂进行降解,效率较低,通常采用超声与其它技术的联合工艺对选矿废水进行氧化降解。联合工艺对选矿废水中残留的选矿药剂具有降解快,成本低,无二次污染等优点,应用前景较好。
        4.臭氧氧化降解选矿废水。臭氧是一种强氧化性物质,可将大分子难降解有机污染物转化成小分子物质,对废水中各种有机污染物进行氧化降解,反应过程中不引入其它反应副产物.。臭氧催化氧化过程复杂,选矿废水成分复杂,残留着各种难降解有机污染物,臭氧对难降解有机污染废水去除效率高,适用于工业化降解选矿废水中残留的选矿药剂。臭氧具有较强的脱色和去除污染物的能力。目前来说,企业处理选矿废水应用最多的就是:采用臭氧氧化法对选矿药剂进行氧化降解。使用0.5 g/h臭氧浓度对苯胺黑药模拟废水进行氧化降解,结果表明:反应20 min后,50 mg/L、75 mg/L、150 mg/L苯胺黑药模拟废水的降解率达到85%以上,pH呈强酸性.但有关研究表明,单独使用臭氧对工业废水进行氧化处理,很难将有机物完全氧化,且臭氧利用率较低;与其它工艺联合使用,可以提高废水中有机物的矿化程度和总有机碳(TOC)的去除率。采用臭氧生物活性炭联合工艺对矿山浮选废水进行深度处理,结果表明:当反应器中O3浓度为33.3 mg/L,废水水力停留4 h后,废水的pH得到降低,COD去除率达到57%;处理后的选矿废水符合回用标准,有利于废水的资源化.臭氧催化氧化工艺技术简单,可以形成氧化性较强的·OH,提高臭氧的利用率,有利于有难降解机污染物的去除。
        5.高级氧化技术对比分析。选矿废水中残留的选矿药剂主要来源于矿物的浮选过程。选矿废水成分复杂、难以降解.高级氧化技术(AOPs)作为一种新型水处理技术,对难降解的有机污染物具有独特的降解效果,可直接与有机污染物或中间产物发生电子转移、取代、加成等反应,将有机污染物分解成小分子物质,去除选矿废水中的有机污染物。
        总之,与传统的废水处理技术相比具有更多的优势:氧化能力强、选择性低、反应速率快、运行成本低等特点.随着科学技术发展,高级氧化技术降解选矿废水的应用研究具有更好的发展前景。
        参考文献:
        [1]刘敏,选矿废水处理及回用技术进展.2019.
        [2]朱建萍.浅谈高级氧化工艺降解选矿废水应用研究进展.2019.
作者简介:孙连喜(1985年6月5日)男,籍贯:辽宁庄河市,学历:本科,职称:工程师,研究方向:选矿专业。
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