摘 要

本文的目的是探讨不同硅酸盐矿物经机械力活化改性后对废水中重金属离子去除效果的差异，进而将处理效果最好的矿物应用于重金属废水的去除和分离。

用机械力活化改性后的滑石、海泡石和膨润土做处理剂处理重金属废水，在25℃，250 rpm的条件下振荡180分钟，结果表明600 rpm的滑石对单一重金属废水的去除率在85%以上，对全元素金属废水的去除率在95%以上，机械力改性后的海泡石和膨润土对单一重金属废水的去除率小于40%。重金属分离实验结果表明，600 rpm的滑石可以优先将Cu（II）从废水中去除，进而实现废水中铜与其他重金属元素的分离。

改性的滑石、海泡石和膨润土矿物处理重金属废水过程中产生的不同去除效果受溶液pH影响较大，溶液中的pH值与球磨的程度、矿物的特性密切相关。

关键词：机械力活化改性；重金属废水；层状硅酸盐矿物；重金属离子分离

ABSTRACT

Investigate the removal efficiency of heavy metal ions in wastewater by different phyllosilicate minerals that activated and modified by mechanochemistry. Apply to the removal and separation of heavy metal wastewater.Treating the heavy metal wastewater with mechanochemistry activated talc, sepiolite and bentonite under the condition of 25 ° C for 250 minutes at 250 rpm. The results showed that the removal rate of single heavy metal was more than 85% and the whole metal was more than 95% by the activated tale under the condition of 600 rpm. However the removal rate of single heavy metal wastewater was less than 40 by the activated sepiolite and bentonite. The results of separation experiment showed that Cu (II) can be preferentially removed by the talc under the condition of 600 rpm. The different removal effects of modified talc, sepiolite and bentonite minerals in the treatment of heavy metal wastewater are greatly affected by the pH value of the solution. The pH value in the solution is closely related to the activated level and the characteristics of the minerals.

Keywords: mechanochemistry activation and modification; heavy metal wastewater; phyllosilicate minerals; separation of heavy metal ions

目 录

第一章 绪论 1

1.1 前言 1

1.2 重金属离子的危害 1

1.2.1 重金属 1

1.2.2 废水中重金属的来源 1

1.2.3 重金属对人体的危害 2

1.3 层状硅酸盐矿物简介 3

1.3.1 层状硅酸盐 3

1.3.2 膨润土简介 4

1.3.3 海泡石简介 4

1.3.4 滑石简介 4

1.4 层状硅酸盐矿物处理废水中金属离子的现状 5

1.4.1 重金属废水处理技术的现状 5

1.4.2 层状硅酸盐矿物国内研究现状 5

1.4.3 层状硅酸盐矿物国外研究现状 6

1.5 层状硅酸盐矿物的应用前景 6

1.6 研究内容及意义 6

1.6.1 实验研究的目的及意义 6

1.6.2 实验研究内容 7

第二章 试验样品的制备、药剂、主要设备及测试方法 8

2.1 实验样品的制备 8

2.2 重金属废液的制备方法 8

2.3 矿物在水中的pH测定 9

2.4 重金属废水处理实验步骤 9

2.5 实验主要仪器设备 9

2.6 处理后金属元素浓度测试方法 10

第三章 处理重金属废水实验 11

3.1 矿物在水中pH值的测定 11

3.2 层状硅酸盐矿物对单一重金属废水的处理 11

3.3 滑石对全元素金属废水的处理 13

3.4 两种金属元素分离 14

3.5 小结 16

第四章 实验结果分析 17

4.1 与单一重金属元素混合的矿物在振荡前后pH值的变化 17

4.2 与全元素重金属混合的矿物在振荡前后pH值的变化 18

4.3 小结 19

第五章 结论 20

参考文献 21

致谢……........…....………….……………………………………………………….24

第一章 绪论

1.1 前言

改革开放以来，我国机械制造、化工、电子、仪表等各项工业飞速发展，使人们的生活得到了极大的改善，但同时也带来了不可避免的污染，其中不可忽视的一项就是重金属废水的排放。由重金属污染而引起的社会和环境问题也越发严重，如福建上杭县出现的高血铅症、浙江台州因为铅污染严重引起的人名群众铅中毒事件等。重金属污染影响正在潜移默化的影响着人们的生活环境和生活质量，对人民的生命安全也构成了一定的威胁[^[1]]。随着越来越多重金属污染事件的曝光，相关部门对废水中重金属离子含量的把控也越来越严格。企业想要生存下去就必须处理好废水的排放问题，废水的各项指标要达到环保部门的要求，如何降低废水中的重金属离子就成了一个重要的研究方向[^[2]]。

层状硅酸盐矿物具有特殊的层间结构，使其具有一些优良的特性，如比表面积大，吸附性好，离子交换性好，如层状硅酸盐矿物膨润土具有优良的热膨胀性与吸水性[^[3]]，针对这些特性，本实验研究了三种层状硅酸盐矿物在除去废水中重金属离子时所呈现的差异，并在此基础上尝试将各种重金属元素实现分离。

机械力活化改性是在机械力的作用下，将矿物超细粉磨，在此过程中诱导矿物表面性质和和晶体结构变化，使矿物表面产生大量缺陷而处于高能状态，进而有利于后续实验的进行。

1.2 重金属离子的危害

1.2.1 重金属

重金属是指相对密度大于4或者5的金属，大自然中的重金属约有45种，比如锰、锌、镍、镉、铜、金、银、汞、钴等。其中有一些重金属元素是生物所必须含有的，如锰、锌、铜，但是大部分重金属元素就算生物体里不含有生物也能正常进行生理活动，如铅、汞等[^[4]]。当重金属的含量超过一定浓度时，所有的重金属对人体都是有害的。