礦業(yè)對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展很重要，已經(jīng)不是什么秘密，采礦業(yè)生產(chǎn)許許多多的重要金屬和礦物，無法離不開它們；但礦業(yè)開采也對(duì)環(huán)境產(chǎn)生了一定的影響。

簡(jiǎn)介

礦業(yè)廢水對(duì)土壤和地下水的污染是對(duì)環(huán)境的潛在威脅。因此，有嚴(yán)格的規(guī)范和協(xié)議來控制這個(gè)問題。美國聯(lián)邦法規(guī)第40條，第434部分，主要針對(duì)煤礦開采，規(guī)定了廢水污染物如鐵和錳的可接受的最終含量，總懸浮顆粒(TTS)以及廢水的最終pH值。TTS通常通過沉淀法或過濾等機(jī)械過程來減少。對(duì)于大顆粒，絮凝劑的加入，其目的是使盡可能多的顆粒聚集，這些處理方法既便宜又有效，是廢水處理過程的一個(gè)關(guān)鍵部分。在這項(xiàng)研究中，證明了安東帕PSA儀器評(píng)估這種絮凝劑性能的適用性，通過測(cè)量粒徑變化對(duì)絮凝劑濃度增加的響應(yīng)。通過測(cè)量粒徑隨絮凝劑濃度的增加而發(fā)生的變化，來評(píng)估絮凝劑的性能，論證了PSA儀器的適用性。

實(shí)驗(yàn)設(shè)置

PSA 1190

?樣品來源和樣品處理

對(duì)某褐煤露天采場(chǎng)廢水進(jìn)行了研究。它含有大量可見的棕色粒子。用1000 ppm、2000 ppm或3000 ppm的商用絮凝劑處理少量樣品。處理后的樣品在室溫(~23℃)下保存過夜。加入絮凝劑一整夜后，沉積物的數(shù)量明顯增加，這是顆粒粒徑增大的跡象。

測(cè)量

為了保證粒度分布的均勻性，徹底搖晃樣品。所有的測(cè)量都是用PSA 1190在液體模式下室溫進(jìn)行的，遮光率約為15%。將顆粒分散在去離子水中，在慢循環(huán)(泵速120 rpm)和攪拌(攪拌器轉(zhuǎn)速350 rpm)條件下進(jìn)行測(cè)量。每個(gè)樣本重復(fù)三次測(cè)量，因?yàn)闃悠窞榇蟮牟煌该髁Ｗ?，所以衍射圖樣由夫瑯和費(fèi)模型分析，且不需要輸入更多的參數(shù)。

實(shí)驗(yàn)分析

圖1為未處理廢水的粒徑分布。它是一種高度多分散的樣品，其中有多達(dá)四個(gè)離散的顆粒組分，對(duì)應(yīng)的顆粒直徑約為0.25、4、10和40 μm。

圖1：未處理廢水的粒徑分布

圖2為最高濃度(3000 ppm)絮凝劑處理后廢水的粒徑分布。與未處理樣品相比，2個(gè)最小的顆粒幾乎完全消失，整個(gè)分布向更大的粒徑轉(zhuǎn)移。

圖1：3000 ppm絮凝劑處理后廢水的粒徑分布

為了量化這種影響，比較了平均體積加權(quán)D50值(中位直徑)。采用相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏(RSD)評(píng)價(jià)結(jié)果的重復(fù)性。由表1可知，3000ppm絮凝劑處理后，褐煤顆粒的平均粒徑由未處理樣品的7.8 μm增大到最大的29μm。RSD值始終低于3%，表明結(jié)果具有極好的重復(fù)性。

樣品

D50 [μm]?

RSD [%]?

未經(jīng)處理的廢水

7.84

0.30

廢水+ 1000 ppm

16.47

1.20

廢水+ 2000ppm

22.31

2.67

廢水+ 3000ppm

29.18

2.65

表1：連續(xù)3次測(cè)量的體積加權(quán)D50值和相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)

在圖3中，將表1的結(jié)果繪制出來，可以看出褐煤顆粒的平均粒徑與絮凝劑濃度之間成正、近線性相關(guān)關(guān)系。

圖3：平均粒徑隨絮凝劑濃度變化曲線圖

結(jié)論

絮凝劑是廢水處理過程中必不可少的工具。實(shí)驗(yàn)證明了用激光衍射法研究絮凝劑性能的能力。這些數(shù)據(jù)可以用來比較不同絮凝劑的性能，檢查新開發(fā)的絮凝劑的性能，或通過確定所需藥劑的最小數(shù)量來優(yōu)化給定廢水樣品的絮凝過程。