铁碳微电解填料制备及其降解黄药研究

孙慧娜, 杨淑珍, 韩桂洪, 黄艳芳, 苏胜鹏. 铁碳微电解填料制备及其降解黄药研究[J]. 矿产保护与利用, 2020, 40(1): 8-15. doi: 10.13779/j.cnki.issn1001-0076.2020.01.002
引用本文: 孙慧娜, 杨淑珍, 韩桂洪, 黄艳芳, 苏胜鹏. 铁碳微电解填料制备及其降解黄药研究[J]. 矿产保护与利用, 2020, 40(1): 8-15. doi: 10.13779/j.cnki.issn1001-0076.2020.01.002
SUN Huina, YANG Shuzhen, HAN Guihong, HUANG Yanfang, SU Shengpeng. Preparation of Iron-carbon Micro-electrolytic Filler and Its Application for Degradation of Xanthate[J]. Conservation and Utilization of Mineral Resources, 2020, 40(1): 8-15. doi: 10.13779/j.cnki.issn1001-0076.2020.01.002
Citation: SUN Huina, YANG Shuzhen, HAN Guihong, HUANG Yanfang, SU Shengpeng. Preparation of Iron-carbon Micro-electrolytic Filler and Its Application for Degradation of Xanthate[J]. Conservation and Utilization of Mineral Resources, 2020, 40(1): 8-15. doi: 10.13779/j.cnki.issn1001-0076.2020.01.002

铁碳微电解填料制备及其降解黄药研究

  • 基金项目:
    国家自然科学基金(51974280)
详细信息
    作者简介: 孙慧娜(1994-), 女, 河南洛阳人, 硕士研究生, 化学工程专业, E-mail:shnzzu@126.com
    通讯作者: 韩桂洪(1981-), 男, 河北昌黎人, 博士, 教授, 主要从事矿物资源加工、冶金矿山生态与环保研究工作, E-mail:hanguihong@zzu.edu.cn
  • 中图分类号: X703

Preparation of Iron-carbon Micro-electrolytic Filler and Its Application for Degradation of Xanthate

More Information
  • 微电解是一种有效、廉价、绿色的工业废水预处理技术。本研究以铁、碳、粘结剂、造孔剂为原料优化设计制备出了微电解填料,并考察了其用于降解去除异丁基黄药的效果,重点研究了反应时间、填料用量和模拟废水初始pH值对微电解降解异丁基黄药的影响,并用GC-MS测定异丁基黄药降解后产物。结果表明,填料最佳制备条件为:m(Fe)/m(C)=1 GA6FA 1、粘结剂含量为20%、造孔剂含量为3%、煅烧温度为900 ℃、煅烧时间为2.5 h。微电解降解异丁基黄药最佳条件为:模拟废水初始pH=7、反应时间为90 min、填料用量为500 g/L,在此条件下溶液中异丁基黄药、COD、和TOC最终降解率分别为89.91%、79.91%、和35.87%。微电解降解异丁基黄药的最终产物是CO2、H2O和SO42-。微电解可以用于净化降解选矿废水残留药剂。

  • 加载中
  • 图 1  试验流程示意图

    Figure 1. 

    图 2  m(Fe)/m(C)对异丁基黄药降解率的影响

    Figure 2. 

    图 3  煅烧温度、煅烧时间对异丁基黄药降解效果的影响

    Figure 3. 

    图 4  煅烧温度、煅烧时间对填料抗压强度的影响

    Figure 4. 

    图 5  粘结剂含量对填料抗压强度及异丁基黄药降解率的影响

    Figure 5. 

    图 6  造孔剂含量对填料吸水率及异丁基黄药降解率的影响

    Figure 6. 

    图 7  填料循环次数对异丁基黄药降解的影响

    Figure 7. 

    图 8  不同煅烧温度下铁碳微电解填料XRD图

    Figure 8. 

    图 9  填料反应前后扫描电镜图(放大倍数为500倍):(a)反应前表面,(b)反应前截面,(c)反应后表面,(d)反应后截面

    Figure 9. 

    图 10  反应时间对异丁基黄药、COD降解效果的影响

    Figure 10. 

    图 11  反应过程中动力学拟合

    Figure 11. 

    图 12  填料用量对异丁基黄药降解效果的影响

    Figure 12. 

    图 13  pH值对异丁基黄药降解效果的影响

    Figure 13. 

    图 14  异丁基黄药降解前后的GC-MS总离子图谱

    Figure 14. 

    图 15  异丁基黄药可能降解路径推测(R为异丁基)

    Figure 15. 

    表 1  填料的宏观物理参数

    Table 1.  Macroscopic physical parameters of filler

    NameParticle size (mm)Apparent density (g/cm3)Bulk density
    (g/cm3)
    Voidage (%)Water absorption
    (%)
    Wear rate
    (%)
    Compressive strength
    (N)
    Micro-electrolytic filler5~82.6581.00862.0818.754.864.49
    下载: 导出CSV

    表 2  微电解降解异丁基黄药产物分析

    Table 2.  Analysis of micro-electrolytic degradation products of isobutyl xanthate

    Serial numberProductMolecular
    formula
    Structural formula
    1IsobutaneC4H10
    2IsobutanolC4H10O
    3Diisobutyl sulfideC8H18S
    4Carbon disulfideCS2
    5Isovaleric acidC5H10O2
    62, 4-dimethylpentaneC7H16
    7Isobutyric acidC4H7O2
    83-methylthiobutyric acid-S
    (1-methylethyl) ester
    C8H16OS
    9XanthanateC5H10S2
    10Diisobutyl carbonateC9H18O3
    下载: 导出CSV
  • [1]

    张雅潇.选矿废水处理技术及其应用[J].内蒙古科技与经济, 2017(13):88-89. doi: 10.3969/j.issn.1007-6921.2017.13.043

    [2]

    袁珊珊.混凝沉淀法处理多金属矿选矿废水研究[D].长沙: 中南大学, 2013.http://d.wanfangdata.com.cn/Thesis/Y2426655

    [3]

    Guo Y J, Cui K X, Hu M Y, et al. Fe (Ⅲ) ions enhanced catalytic properties of (BiO)2CO3 nanowires and mechanism study for complete degradation of xanthate[J]. Chemosphere, 2017, 181:190-196. doi: 10.1016/j.chemosphere.2017.04.069

    [4]

    Shao L H, Wei G T, Wang Y Z, et al. Preparation and application of acidified/calcined red mud catalyst for catalytic degradation of butyl xanthate in Fenton-like process[J]. Environmental Science and Pollution Research, 2016, 23(15):15202-15207. doi: 10.1007/s11356-016-6691-4

    [5]

    王瑞菲.水体中黄原酸盐及二丁基二硫代磷酸盐的分析方法研究[D].沈阳: 东北大学, 2009.http://cdmd.cnki.com.cn/Article/CDMD-10145-1013115095.htm

    [6]

    国家环境保护总局, 国家质量监督检验检疫总局.地表水环境质量标准: GB3838-2002[S].2002-04-28.

    [7]

    杨飞, 汤玉和, 周晓彤.铜硫矿选矿废水对浮选的影响及处理现状[J].材料研究与应用.2016(1):5-9. doi: 10.3969/j.issn.1673-9981.2016.01.002

    [8]

    Cui X Q, Li N, Chen G D, et al. Sludge based micro-electrolysis filler for removing tetracycline from solution[J]. Journal of Colloid and Interface Science, 2019, 534:490-498. doi: 10.1016/j.jcis.2018.09.061

    [9]

    Liu R Q, Sun W, Yang K O, et al. Decomposition of sodium butyl xanthate (SBX) in aqueous solution by means of OCF:ozonator combined with flotator[J]. Minerals Engineering, 2015, 70:222-227. doi: 10.1016/j.mineng.2014.09.020

    [10]

    Yi-zhong J, Yue-feng Z, Wei L. Experimental study on micro-electrolysis technology for pharmaceutical wastewater treatment[J]. Journal of Zhejiang University-Science A, 2002, 3(4):401-404. doi: 10.1631/jzus.2002.0401

    [11]

    Lai B, Zhou Y X, Qin H K, et al. Pretreatment of wastewater from acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS) resin manufacturing by microelectrolysis[J]. Chemical Engineering Journal, 2012, 179:1-7. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=333b927914d18abb157819a06d46a57b

    [12]

    王毅博, 冯民权, 刘永红, 等.铁碳微电解技术在难治理废水中的研究进展[J].化工进展, 2018(8):3188-3196. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/hgjz201808041

    [13]

    Li P, Liu Z, Wang X, et al. Enhanced decolorization of methyl orange in aqueous solution using iron-carbon micro-electrolysis activation of sodium persulfate[J]. Chemosphere, 2017, 180:100-107. doi: 10.1016/j.chemosphere.2017.04.019

    [14]

    柴豆.铁炭微电解法处理有机废水试验研究[D].西安: 西安工业大学, 2018.http://cdmd.cnki.com.cn/Article/CDMD-10702-1018115810.htm

    [15]

    李昊, 占强, 徐晓军, 李天国, 等.脉冲电强化微电解对铅锌浮选废水中锌和丁基黄药的去除[J].环境工程学报, 2016(7):3664-3670. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/hjwrzljsysb201607046

    [16]

    中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局, 中国国家标准化管理委员会.轻集料及其试验方法第2部分: 轻集料试验方法: GB-T 17431.1-2010[S].2010-09-02.

    [17]

    陈万堂.多元微电解处理垃圾渗滤液浓缩液的研究[D].上海: 华东师范大学, 2016.http://cdmd.cnki.com.cn/Article/CDMD-10269-1016141861.htm

    [18]

    唐琼瑶, 黄磊, 刘浩, 等.铜渣制备微电解填料及其处理甲基橙废水的研究[J].金属矿山.2018(1):183-186. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/jsks201801037

    [19]

    Kang M M, Chen Q G, Li J J, et al. Preparation and study of a new type of Fe-C microelectrolysis filler in oil-bearing ballast water treatment[J]. Environmental Science and Pollution Research, 2019, 26(11):10673-10684. doi: 10.1007/s11356-019-04480-z

    [20]

    曹蓓蓓.铁炭微电解法处理硝基苯废水的试验研究[D].上海: 华东理工大学, 2014.http://cdmd.cnki.com.cn/Article/CDMD-10251-1014256043.htm

    [21]

    盛超.锰炭微电解填料的制备及在有机工业废水处理中的应用[D].武汉: 武汉理工大学, 2017.

    [22]

    刘立恒.Fe-C/Fe-Cu内电解处理二硝基重氮酚废水研究[D].重庆: 重庆大学, 2007.http://d.wanfangdata.com.cn/Thesis/D455869

    [23]

    Vlyssides A G, Papaioannou D, Loizidoy M, et al. Testing an electrochemical method for treatment of textile dye wastewater[J]. Waste Management, 2000, 20(7):569-574. doi: 10.1016/S0956-053X(00)00028-3

    [24]

    Shen Y, Nagaraj D R, Farinato R, et al. Study of xanthate decomposition in aqueous solutions[J]. Minerals Engineering, 2016, 93:10-15. doi: 10.1016/j.mineng.2016.04.004

    [25]

    聂蕊, 李天国, 徐晓军, 等.浮选废水中烷基黄药的电催化内电解降解特征及机制[J].中国有色金属学报, 2018(3):594-603. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/zgysjsxb201803019

  • 加载中

(15)

(2)

计量
  • 文章访问数:  1258
  • PDF下载数:  203
  • 施引文献:  0
出版历程
收稿日期:  2019-10-25
刊出日期:  2020-02-25

目录