废水中氨氮沉淀物的结晶状态及其与捕收剂的作用机理_孙体昌

第28卷第3期2006年3月北京科技大学学报JournalofUnivesrityofSeieneeandTeehnologyBe劝ingVol。28N0.3Mar.2006废水中氨氮沉淀物的结晶状态及其与捕收剂的作用机理孙体昌崔志广寇汪李逢波北京科技大学土木与环境工程学院,北京100083摘要用实验室模拟废水和焦化废水研究了废水中其他成分对氨氮沉淀物结晶状态的影响.X射线衍射结果表明,模拟废水中生成的氨氮沉淀物是非晶态的,而焦化废水中的沉淀物是晶态的磷酸钱镁.红外光谱测试结果表明,pH值影响捕收剂十二酸钠或油酸钠与沉淀物的作用机理,pH一9时捕收剂在沉淀物表面发生物理吸附,而pH=n时发生化学吸附.模拟废水中氨氮沉淀物以油酸钠为捕收剂较好,而焦化废水中的氨氮沉淀物以十二酸钠为较好,其原因是沉淀物的结晶状态不同.关键词氨氮沉淀物;结晶状态;浮选机理;十二酸钠;油酸钠分类号X703.1化学沉淀法是去除废水中氨氮方法之一〔`一“〕,该方法的最大特点是可以使氨氮得以回收,因此近年来对此方法的研究较多.废水中氨氮沉淀产生的沉淀物一般是磷酸按镁(俗称鸟粪石),纯净的磷酸按镁是白色的粉末状,但不同条件下有不同的存在状态,可以是很大的单晶、很小的晶体或非晶态〔’川.常用的沉淀剂为Mgcl:和NaZHPq.影响沉淀效果的因素有pH值、沉淀剂的种类、废水中初始氨氮的质量浓度及是否存在其他杂质等.因为实际废水中氨氮沉淀所产生的沉淀物不一定完全是磷酸按镁,所以本文称为氨氮沉淀物.一般废水中所生成的氨氮沉淀物的密度<2.0X103kg·m一3,同时生成的的沉淀物粒度细小,用沉降法进行固液分离困难.为了使废水中的氨氮沉淀物有效的回收,孙体昌等〔5川用浮选的方法代替沉降法回收废水中的氨氮沉淀物取得了较好的效果,浮选法可以大大缩短所需的时间.试验中还发现,在不同废水中所生成的氨氮沉淀物的可浮性有差别,如在实验室用NH4CI配制的模拟废水所生成的氨氮沉淀物以油酸钠做捕收剂效果较好,而焦化废水中氨氮形成的沉淀物却以十二酸钠作捕收剂浮选效果较好,产生这种差别的原因未进行深入的研究.本文对不同条件下生成的氨氮沉淀物的结晶状态及捕收剂与沉淀物的作用机理进行了研究.收稿日期:2005一01一03修回B期:2005一06一17荃金项目:国家自然科学基金资助项目(No.50374006)作者简介:孙体昌(1959一),男,教授,博士1试样与试验方法试验用水样有两种:一种是用实验室自来水和N氏lC配成的模拟氨氮废水,其氨氮质量浓度为200mg’L一`;另一种是某焦化厂经除油后的实际焦化废水,其氨氮质量浓度325mg·L一`.试验时每次取水样50mL,用质量浓度为5%的NaOH溶液调整到所需的pH值.所用沉淀剂为MgCI:·6从O和NaZHPq·12姚0.沉淀剂按使废水中n(NH+4):n(M扩+):n(P以一)=i:1:i(物质的量的比)添加.X射线衍射样品是在搅拌条件下把沉淀剂加入到盛有已调整到规定pH值的模拟或焦化废水的烧杯中,搅拌巧min,然后静置lh后过滤,所得固体在40℃烘干4h后作为样品.红外光谱测试的样品与上述步骤基本相同,区别只是在加入沉淀剂的同时加入捕收剂.模拟废水添加的捕收剂为油酸钠或十二酸钠;焦化废水添加的捕收剂为十二酸钠.X射线粉晶衍射仪为日本MAC科学仪器公司生产的MXP21VAHF型,x射线为euK。,波长为1.54056X10一’0m.红外光谱测试采用KB:压片法,红外光谱仪是德国Burker公司生产的.DOI:10.13374/j.issn1001-053x.2006.03.007北京科技大学学报2006年第3期有剩余的衍射线.这表明在pH值10.2时生成的氨氮沉淀物是晶态的MgN玩Pq·6眺0.图2中1和1是当原水pH为12时,不同条件下沉淀物的x射线衍射图,其中1是只添加沉淀剂时生成的沉淀物的图,m是同时添加沉淀剂和十二酸钠时生成的沉淀物的图.可以看出,此时生成的沉淀物均为晶态,谱线基本相同,各峰的位置没有变化,但某些峰的强度有变化.侧然蓄罕2试验结果与讨论2.1不同废水中氨氮沉淀物的成分及结晶状态(1)模拟废水中氨氮沉淀物结晶状态.为了解沉淀时的pH值和添加浮选药剂对氨氮沉淀物的结晶状态的影响,在pH二9和n时进行了试验.图1是沉淀pH值为9时,不同条件下生成的沉淀的X射线粉晶衍射图谱.其中I是同时添加沉淀剂和油酸钠,1是同时添加沉淀剂和十二酸钠,m是只添加沉淀剂.从图1中可以看出,在沉淀pH值为9时不同条件下生成的氨氮沉淀物都是非晶态的.比较图1中三条衍射图可以看出,添加捕收剂对结晶过程有影响,主要表现为条件不同时沉淀物的衍射图中最高峰出现的位置不同.不添加捕收剂时,最高峰的位置出现在2口为27`左右,添加十二酸钠后生成的沉淀的最高峰