周秋生，張芳，李小斌，齊天貴，劉桂華，彭志宏

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反應(yīng)結(jié)晶法處理含鋅廢水

周秋生，張芳，李小斌，齊天貴，劉桂華，彭志宏

(中南大學(xué) 冶金與環(huán)境學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙，410083)

基于結(jié)晶學(xué)原理，采用低溫反應(yīng)結(jié)晶法處理含鋅廢水，利用掃描電鏡、粒度分析和紅外光譜等分析手段考察結(jié)晶操作方式、添加劑、Ostwald熟化對(duì)含鋅廢水凈化過程及顆粒結(jié)晶行為的影響。研究結(jié)果表明：連續(xù)無溢流操作方式下主要以初級(jí)成核為主，反應(yīng)產(chǎn)物粒度較小，而采用連續(xù)溢流操作有利于顆粒附聚和長(zhǎng)大；添加相對(duì)分子質(zhì)量適中的聚乙二醇(PEG)系列添加劑能明顯提高除鋅效果，所得反應(yīng)產(chǎn)物顆粒粗、結(jié)構(gòu)相對(duì)致密且形貌規(guī)整；熟化能改善反應(yīng)結(jié)晶產(chǎn)物的粒度分布并增大其平均粒徑。

反應(yīng)結(jié)晶；含鋅廢水；操作方式；添加劑；熟化

有色金屬選冶及加工過程產(chǎn)生的廢水中常含有大量的重金屬離子，其中含鋅廢水具有來源廣、殘留時(shí)間長(zhǎng)和毒性大等特點(diǎn)，若進(jìn)入到環(huán)境中將嚴(yán)重污染生態(tài)環(huán)境、威脅水生動(dòng)植物的生存及人類健康[1]。電鍍行業(yè)、礦山開采、有色金屬冶煉等企業(yè)均會(huì)產(chǎn)生大量含鋅廢水。以某鉛鋅冶煉廠為例，其產(chǎn)生的廢水中鋅含量高達(dá)70~350 mg/L，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了工業(yè)廢水排放國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(2 mg/L)?；瘜W(xué)沉淀法是工業(yè)上含鋅廢水處理的主要應(yīng)用方法，具有工藝簡(jiǎn)單、操作方便和技術(shù)成熟等優(yōu)點(diǎn)[2]。但該法存在易生成細(xì)小顆?；驘o定形絮狀沉淀[3]、沉降性能差、難以快速高效分離、處理后的廢水難以穩(wěn)定達(dá)標(biāo)等問題，導(dǎo)致其處理成本高且效果不穩(wěn)定[4]。因此，含鋅等重金屬?gòu)U水的經(jīng)濟(jì)高效處理仍然是一個(gè)亟待解決的問題。反應(yīng)結(jié)晶是一復(fù)雜的多相反應(yīng)與結(jié)晶過程的耦合技術(shù)，同時(shí)涉及化學(xué)反應(yīng)、成核、晶體生長(zhǎng)以及附聚、破裂、熟化等子過程，目前已廣泛應(yīng)用于制藥、精細(xì)化工、礦物分離提純[5?6]等諸多領(lǐng)域。但迄今有關(guān)重金屬?gòu)U水反應(yīng)結(jié)晶凈化過程的研究報(bào)道甚少。這可能是由于以下2方面的原因：1) 重金屬的氫氧化物沉淀的溶解度很低，溶液過飽和度高，易穿越介穩(wěn)區(qū)爆發(fā)成核形成細(xì)小顆粒；2) 重金屬?gòu)U水中鋅等重金屬離子濃度低，生成的沉淀量少，反應(yīng)區(qū)晶漿懸浮密度低，不利于傳質(zhì)，顆粒難以長(zhǎng)大。為此，本文作者基于結(jié)晶學(xué)原理，自制了適于重金屬?gòu)U水反應(yīng)結(jié)晶處理的結(jié)晶器，以實(shí)驗(yàn)室合成的含鋅模擬廢水為研究對(duì)象，采用反應(yīng)結(jié)晶法對(duì)其進(jìn)行凈化處理。試圖通過研究模擬廢水反應(yīng)結(jié)晶凈化過程中化學(xué)反應(yīng)、成核、晶體長(zhǎng)大、附聚和熟化等子過程，以期獲得顆粒粗大、形貌規(guī)整的反應(yīng)結(jié)晶產(chǎn)物，從而可通過簡(jiǎn)單的沉降分離過程實(shí)現(xiàn)重金屬?gòu)U水的經(jīng)濟(jì)高效凈化。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)原料及裝置

試驗(yàn)所用含鋅模擬廢水由分析純Zn(NO3)2和蒸餾水在實(shí)驗(yàn)室配制而成，用分析純鹽酸調(diào)節(jié)廢水的pH，沉淀劑為分析純NaOH的水溶液。

實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示，主要由反應(yīng)器、溫度控制儀器、攪拌裝置及pH檢測(cè)儀器組成。結(jié)晶器(見圖2)為實(shí)驗(yàn)室自制，主要由內(nèi)筒(反應(yīng)區(qū))、外筒和溢流口等3部分組成。內(nèi)筒直徑為6 cm，底面與外筒相通，廢水和沉淀劑加入到內(nèi)筒中，外筒中經(jīng)反應(yīng)處理后的溶液達(dá)到一定的液位后由溢流口流出。

1—水浴槽；2—自制結(jié)晶器；3—燒杯；4—空氣攪拌器；5—加料口；6—溫度控制器；7—空壓機(jī)；8—pH計(jì)

圖1 實(shí)驗(yàn)裝置圖

Fig. 1 Schematic diagram of experimental equipment

1—外筒；2—內(nèi)筒(反應(yīng)區(qū))；3—溢流口

圖2 自制結(jié)晶器示意圖

Fig. 2 Schematic diagram of self-made crystallizer

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

根據(jù)某重金屬冶煉廠含鋅廢水的濃度，準(zhǔn)確稱取一定質(zhì)量的Zn(NO3)2并加入到蒸餾水中使其完全溶解，配制成含鋅模擬廢水；稱取一定質(zhì)量的分析純NaOH并加入到蒸餾水中使其溶解，配制成沉淀劑。將廢水和沉淀劑分別加入自制結(jié)晶器的反應(yīng)區(qū)內(nèi)，并通入空氣進(jìn)行攪拌。結(jié)晶器置于水浴槽中保溫，用pH計(jì)控制反應(yīng)過程的pH，通過溫度控制器控制反應(yīng)過程的溫度。由于冶煉過程排放的廢水含少量余熱，試驗(yàn)中反應(yīng)結(jié)晶過程的溫度定為40 ℃；根據(jù)Zn2+最佳沉淀pH范圍，反應(yīng)的pH定為9。

1.3 分析方法

利用Mastersizer 2000激光粒度分析儀(英國(guó)Marwin公司)對(duì)反應(yīng)結(jié)晶產(chǎn)物進(jìn)行粒度分析，采用JSM?6360LV掃描電鏡(日本JEOL公司)觀察結(jié)晶產(chǎn)物的形貌和粒度，利用Nicolet 6700紅外光譜儀(美國(guó)ThermoFisher公司)分析反應(yīng)產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)變化。

2 結(jié)果與討論

2.1 反應(yīng)結(jié)晶操作方式對(duì)含鋅廢水凈化過程中顆粒結(jié)晶行為的影響

間歇操作是工業(yè)上處理含鋅廢水常用的操作方式，即廢水預(yù)先裝入反應(yīng)池中，將沉淀劑一次性投加到反應(yīng)池中與廢水反應(yīng)。這種操作方式雖然方便、簡(jiǎn)單，但存在如下問題：由于局部過飽和度高易形成絮狀沉淀，顆粒細(xì)、含水率高、沉降性能差、分離效率低，通常還需要進(jìn)行進(jìn)一步的絮凝或膜分離處理，從而增加了處理流程及成本。反應(yīng)結(jié)晶過程中為獲得較低的局部過飽和度，常采用連續(xù)操作方式，即廢水和沉淀劑分別連續(xù)逐漸加入反應(yīng)器中。

針對(duì)廢水中鋅離子濃度低、反應(yīng)所得的晶漿懸浮密度(單位體積溶液中所含晶體的質(zhì)量)小，不利于顆粒傳質(zhì)生長(zhǎng)的問題，實(shí)驗(yàn)室自制了結(jié)晶器，并對(duì)自制結(jié)晶器進(jìn)行的連續(xù)溢流操作與連續(xù)無溢流操作方式進(jìn)行了對(duì)比，通過計(jì)算單位質(zhì)量反應(yīng)產(chǎn)物的顆粒數(shù)探討不同操作方式下顆粒的結(jié)晶行為。

實(shí)驗(yàn)中含鋅廢水流量為4 mL/min，廢水中鋅離子質(zhì)量濃度為316.59 mg/L，每隔12 h取一次反應(yīng)產(chǎn)物，對(duì)其進(jìn)行粒度分析。根據(jù)粒度分析結(jié)果，調(diào)用pmassnum.m計(jì)算程序[7](其中Zn(OH)2的密度為3.053 g/cm3)來計(jì)算單位質(zhì)量反應(yīng)產(chǎn)物的顆粒數(shù)，得出其隨時(shí)間的變化關(guān)系，如圖3所示。由圖3可知：由于沉淀顆粒的尺寸主要集中在0~45 μm，為了進(jìn)一步明晰顆粒的結(jié)晶行為，將粒度細(xì)分為0~10，10~20和20~45 μm 3個(gè)區(qū)間進(jìn)行分析，得到的各粒度區(qū)間內(nèi)單位質(zhì)量產(chǎn)物的顆粒數(shù)隨時(shí)間的變化關(guān)系如圖4所示。

原液條件：Zn2+質(zhì)量濃度為316.59 mg/L，廢水pH=2.11

1—連續(xù)無溢流；2—連續(xù)溢流

圖3 不同操作方式下單位質(zhì)量反應(yīng)產(chǎn)物中總顆粒數(shù)

Fig. 3 Particle number per unit mass of products by different operation modes

1—連續(xù)溢流，0~10 μm；2—連續(xù)溢流，10~20 μm；3—連續(xù)溢流，20~45 μm；4—連續(xù)無溢流，0~10 μm；5—連續(xù)無溢流，10~20 μm；6—連續(xù)無溢流，20~45 μm

圖4 不同操作方式下單位質(zhì)量反應(yīng)產(chǎn)物中各粒度區(qū)間的顆粒數(shù)變化

Fig. 4 Variation of particle number per unit mass in each particle size interval of product by different operation modes

單位質(zhì)量顆粒的粒子數(shù)不僅可以反映體系中顆粒的粒度，也可以反映顆粒形成過程的行為。單位質(zhì)量產(chǎn)品中顆粒數(shù)較多時(shí)，表明顆粒粒度較小，體系以成核為主；反之，單位質(zhì)量產(chǎn)物中顆粒數(shù)較少時(shí)，表明產(chǎn)品顆粒較粗，晶體長(zhǎng)大或發(fā)生附聚。結(jié)合圖3和圖4可以看出：連續(xù)溢流方式下單位質(zhì)量產(chǎn)物中總顆粒數(shù)和細(xì)粒子(0~10 μm)數(shù)均比連續(xù)無溢流操作方式下少，而粗粒子(20~45 μm)數(shù)比連續(xù)無溢流方式下的多，說明前者得到的顆粒較后者得到的粗。在0~36 h內(nèi)，2種方式下單位質(zhì)量產(chǎn)物中總粒子數(shù)的變化趨勢(shì)相似：先升高再急劇降低、隨后又緩慢上升。反應(yīng)初期(0~12 h內(nèi))，由于溶液過飽和度高，體系以初級(jí)成核為主，生成大量細(xì)小晶核，因而2種方式下單位質(zhì)量產(chǎn)物的總顆粒數(shù)增加。12~24 h內(nèi)，單位質(zhì)量反應(yīng)產(chǎn)物中總粒子數(shù)減少時(shí)，0~10 μm粒度區(qū)間內(nèi)顆粒減少，而20~45 μm范圍內(nèi)的顆粒數(shù)增加。這主要是由于體系中的晶核發(fā)生了附聚，使粒度增大。隨著反應(yīng)的進(jìn)行，36~72 h內(nèi)，連續(xù)無溢流操作方式下單位質(zhì)量反應(yīng)產(chǎn)物中總顆粒數(shù)急劇增加，生成大量細(xì)粒子；而連續(xù)溢流操作方式下單位質(zhì)量產(chǎn)物的總粒子數(shù)增加平緩并開始減少，且10~20 μm范圍內(nèi)的顆粒數(shù)增加，該體系下細(xì)粒子向粗顆粒轉(zhuǎn)變。

由上述分析可知：連續(xù)無溢流操作方式下，體系以初級(jí)成核為主、成核量大、細(xì)粒子數(shù)多；而連續(xù)溢流操作方式下，體系中伴隨著晶體的附聚和長(zhǎng)大，使總粒子數(shù)減少。這是由于廢水中Zn2+質(zhì)量濃度低、生成氫氧化物沉淀的懸浮密度很小。采用自制結(jié)晶器進(jìn)行連續(xù)溢流操作時(shí)，反應(yīng)區(qū)體積一定，隨反應(yīng)的進(jìn)行，沉淀集中在反應(yīng)區(qū)(內(nèi)筒)內(nèi)，增加了沉淀的懸浮密度，使晶粒間距離減小，由于鄰近效應(yīng)而使固相傳質(zhì)所需的推動(dòng)力降低。此外，沉淀濃度的增加使新生成的溶質(zhì)與晶核接觸的概率增加，更易在晶核表面析出而生長(zhǎng)或顆粒之間因附聚而長(zhǎng)大。而采用連續(xù)無溢流操作時(shí)，結(jié)晶區(qū)域體積較大，沉淀的懸浮密度低，晶體長(zhǎng)大所需的生長(zhǎng)表面小。新生成的溶質(zhì)與晶核及晶核與晶核之間接觸的概率小，溶質(zhì)擴(kuò)散到晶核表面并在其上生長(zhǎng)的難度也相應(yīng)增大。若新生成核無附著點(diǎn)，則在過飽和度的推動(dòng)下繼續(xù)成核而減小反應(yīng)產(chǎn)物的粒度。

2.2 添加劑對(duì)含鋅廢水反應(yīng)結(jié)晶凈化過程的影響

結(jié)晶過程中微量的添加劑即能對(duì)成核、晶體生長(zhǎng)和晶體形貌產(chǎn)生很大的影響[8?9]。非離子型表面活性劑具有在水中不電離的特點(diǎn)，決定了它在某些方面較離子型表面活性劑優(yōu)越。為此，本實(shí)驗(yàn)研究了不同相對(duì)分子質(zhì)量的聚乙二醇(PEG)系列添加劑對(duì)含鋅廢水反應(yīng)結(jié)晶凈化過程的影響。將一定量的PEG溶解于NaOH溶液中，添加量為30 mg/L。表1所示為添加不同相對(duì)分子質(zhì)量的PEG時(shí)溢流中檢測(cè)到的Zn2+的質(zhì)量濃度。

表1 添加不同相對(duì)分子質(zhì)量的PEG對(duì)溢流中Zn2+-質(zhì)量濃度的影響

由表1可以看出：加入PEG系列添加劑后，廢水的除鋅效果得到明顯提高，溢流中Zn2+質(zhì)量濃度基本上能達(dá)到鉛、鋅工業(yè)企業(yè)中重金屬的排放標(biāo)準(zhǔn)(GB 25466—2010)[10]。PEG系列添加劑中，加入 PEG 20 000后除鋅效果相對(duì)較差；添加PEG 6 000后除鋅效果最好，溢流中Zn2+質(zhì)量濃度低于1.56 mg/L。對(duì)上述條件下得到的反應(yīng)結(jié)晶產(chǎn)物進(jìn)行掃描電鏡分析，結(jié)果如圖5所示。

(a) 空白，低倍；(b) 空白，高倍；(c) PEG 600，低倍；(d) PEG 600，高倍；(e) PEG 2 000，低倍；(f) PEG 2 000，高倍；(g) PEG 6 000，低倍；(h) PEG 6 000，高倍；(i) PEG 20 000，低倍；(j) PEG 20 000，高倍

圖5 添加不同相對(duì)分子質(zhì)量的PEG后所得反應(yīng)結(jié)晶產(chǎn)物的SEM像

Fig. 5 SEM images of products by reaction crystallization of zinc-containing wastewater by adding different PEG

由圖5可知：添加PEG 600和PEG 20 000所得反應(yīng)結(jié)晶產(chǎn)物的形貌不規(guī)則、顆粒細(xì)小、疏松多孔，這種顆粒通常含水率高、沉降性能差；而添加PEG 2 000和PEG 6 000時(shí)所得反應(yīng)結(jié)晶產(chǎn)物的粒度較大、呈近球形，且顆粒表面光滑致密。

添加劑改變結(jié)晶行為的機(jī)理，一般認(rèn)為是添加劑與生長(zhǎng)基元相互競(jìng)爭(zhēng)而吸附到晶體表面上，進(jìn)而影響晶體生長(zhǎng)方式[11?12]。為了研究添加劑與所得反應(yīng)產(chǎn)物的相互作用，對(duì)添加PEG 6 000所得反應(yīng)結(jié)晶產(chǎn)物進(jìn)行了紅外光譜分析，結(jié)果如圖6所示。

1—添加PEG 6 000所得反應(yīng)產(chǎn)物；2—PEG 6 000

圖6 PEG 6 000及添加PEG 6 000所得結(jié)晶反應(yīng)產(chǎn)物的紅外光譜圖

Fig. 6 Infrared spectra of PEG 6 000 and precipitation products with PEG 6 000

圖6所示的曲線2中3 450 cm?1和1 643 cm?1處以及曲線1中的3 363 cm?1處為羥基振動(dòng)帶，曲線1中1 386 cm?1處是Zn(OH)2中羥基橋聯(lián)產(chǎn)生的振動(dòng)帶。在曲線2中2 862 cm?1和1 469 cm?1處為—CH2的振動(dòng)帶，1 113 cm?1處是C—O鍵特征伸縮振動(dòng)帶[13]，在曲線1即反應(yīng)結(jié)晶產(chǎn)物的紅外光譜圖中也出現(xiàn)了這幾種特征峰，說明有PEG 6 000吸附于反應(yīng)產(chǎn)物中。而曲線1中C—O鍵特征伸縮振動(dòng)帶發(fā)生了明顯的紅移(移至1 043 cm?1處)，主要是由于C—O鍵中氧原子與Zn(OH)2表面的—OH中的氫原子形成氫鍵，導(dǎo)致 C—O鍵的吸收峰發(fā)生偏移。此外，曲線2中1 469 cm?1處的振動(dòng)帶在曲線1中移至1 508 cm?1處，可能是由于Zn(OH)2的—OH與PEG 6 000的C—O鍵中的氧以及C—H鍵通過氫鍵結(jié)合形成環(huán)結(jié)構(gòu)而引起的。

綜上所述可知：在含鋅廢水反應(yīng)結(jié)晶凈化過程中PEG系列添加劑以化學(xué)吸附的形式與顆粒發(fā)生作用，不但提高了除鋅效果，而且改善了反應(yīng)產(chǎn)物的粒度和形貌。但這種促進(jìn)作用受PEG相對(duì)分子質(zhì)量大小的影響，當(dāng)PEG相對(duì)分子質(zhì)量過大或過小時(shí)，所得反應(yīng)結(jié)晶產(chǎn)物的粒度小、顆粒形貌較差；當(dāng)PEG相對(duì)分子質(zhì)量適中(如PEG 2 000和PEG 6 000)時(shí)，所得反應(yīng)結(jié)晶產(chǎn)物粒度大、顆粒形貌好。這主要是由于在相同質(zhì)量濃度下，相對(duì)分子質(zhì)量適中的PEG主鏈可穩(wěn)定吸附于顆粒上，官能團(tuán)吸附更多細(xì)小晶粒，從而使顆粒長(zhǎng)大，且其選擇性吸附抑制了顆粒某些方向的生長(zhǎng)，促進(jìn)了顆粒間的交互生長(zhǎng)，從而改善了反應(yīng)結(jié)晶產(chǎn)物的形貌。而相對(duì)分子質(zhì)量小的PEG在水溶液中能較好地呈鋸齒長(zhǎng)鏈狀鋪展，易以單層復(fù)合物的形式覆蓋在剛形成的顆粒表面[14?15]，形成“隔離層”，從而阻礙了顆粒的生長(zhǎng)；而相對(duì)分子質(zhì)量過大的PEG，由于其分子鏈長(zhǎng)、空間位阻大、穩(wěn)定性差，導(dǎo)致其對(duì)顆粒的吸附性能較差。此外，化學(xué)吸附主要是依靠氫鍵和分子間力的作用對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行吸附，鏈越長(zhǎng)，氫鍵和分子間力的作用越弱，吸附作用也相應(yīng)減弱。

2.3 Ostwald熟化對(duì)含鋅廢水反應(yīng)結(jié)晶凈化過程的 影響

當(dāng)兩相混合系統(tǒng)達(dá)到平衡時(shí)，系統(tǒng)中總的相界面積達(dá)到最小。當(dāng)相界面積的減小是通過從高界面曲率區(qū)域向低界面曲率區(qū)域質(zhì)量傳遞時(shí)，這種相界面積減小的過程稱為Ostwald熟化。Ostwald熟化的結(jié)果是使晶體粒度增大，小顆粒的溶解，大顆粒依靠攝取小粒子的質(zhì)量而生長(zhǎng)[16?17]。為此，實(shí)驗(yàn)將添加十二烷基苯磺酸鈉及PEG 6 000條件下反應(yīng)結(jié)晶48 h所得反應(yīng)產(chǎn)物置于40 ℃烘箱中保溫處理，考察熟化時(shí)間對(duì)最終產(chǎn)物粒度的影響。不同保溫時(shí)間下所得最終產(chǎn)物的粒度分析和掃描電鏡分析結(jié)果分別如圖7和圖8所示。

廢水原液中Zn2+質(zhì)量濃度為316.52 mg/L，pH=2.03；添加劑為十二烷基苯磺酸鈉和PEG 6 000，添加量為30 mg/L

時(shí)間/h：1—0；2—24；3—36；4—48；5—60

圖7 不同熟化時(shí)間下所得反應(yīng)產(chǎn)物的粒度分布曲線

Fig. 7 Curves of particle size distribution of products with different ripening time

時(shí)間/h：(a) 0；(b) 24；(c) 36；(d) 48；(e) 60

圖8 不同熟化時(shí)間下所得反應(yīng)產(chǎn)物的SEM像

Fig. 8 SEM images of products with different ripening time

結(jié)合圖7和圖8可知：在0~36 h內(nèi)，隨熟化時(shí)間的延長(zhǎng)，顆粒的平均粒徑增加，熟化時(shí)間為0，24和36 h時(shí)，反應(yīng)產(chǎn)物的平均粒徑分別為16.29，19.52和23.99 μm，且隨熟化時(shí)間延長(zhǎng)粒度分布范圍變窄。但隨熟化時(shí)間的繼續(xù)延長(zhǎng)，36~60 h范圍內(nèi)反應(yīng)產(chǎn)物的粒度變化不明顯，約為24.00 μm。這說明熟化作用可增大產(chǎn)物的平均粒徑并改善其粒度分布，但當(dāng)熟化體系趨近平衡時(shí)，熟化作用減弱。

3 結(jié)論

1) 在連續(xù)無溢流操作方式下，體系中單位質(zhì)量顆粒數(shù)增加，體系以初級(jí)成核為主；而在連續(xù)溢流操作方式下，體系中細(xì)粒子數(shù)減少，粗粒子數(shù)增加，有利于顆粒的附聚和長(zhǎng)大。

2) PEG系列添加劑對(duì)含鋅廢水的反應(yīng)結(jié)晶過程有明顯影響。當(dāng)PEG的相對(duì)分子質(zhì)量適中(如PEG 2 000和PEG 6 000)時(shí)，所得顆粒粒度大、表面光滑致密，而當(dāng)其相對(duì)分子質(zhì)量過大或過小時(shí)，不利于顆粒的生長(zhǎng)和結(jié)晶形貌的改善。

3) 熟化作用可使含鋅廢水反應(yīng)結(jié)晶過程所得產(chǎn)物中細(xì)粒子溶解并在粗粒子上生長(zhǎng)，從而使粗粒子繼續(xù)長(zhǎng)大，進(jìn)而改善顆粒的粒度分布。

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Treatment ofby reaction crystallization method

ZHOU Qiusheng, ZHANG Fang, LI Xiaobin, QI Tiangui, LIU Guihua, PENG Zhihong

(School of Metallurgy and Environment, Central South University, Changsha 410083, China)

The zinc-containing wastewater was treated by reactive precipitation method based on crystallization principles. Influences of operation mode, additives and Ostwald ripening on the wastewater treatment and the crystallization behavior of zinc hydroxide particles were investigated by the scanning electron microscope, particle size distribution and infrared spectrum analysis. The results show that the primary nucleation is dominant in the continuous operations without overflow, while the crystal growth and agglomeration are primary in continuous operations with overflow. Additives of polyethylene glycol (PEG) with appropriatemass can obviously increase Zn2+removal efficiency and large particles with compact structure and regular morphology can be obtained. Moreover, Ostwald ripening can improve the particle size distribution and increase the mean particle size of the reaction crystallization products.

reaction crystallization; zinc-containing wastewater; operation mode; additive; ripening

O781；X522

A

1672?7207(2015)01?0351?07

2014?02?12；

2014?04?28

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51274243) (Project(51274243) supported by the National Natural Science Foundation of China)

齊天貴，博士，從事有色金屬冶金研究；E-mail: qitiangui@csu.edu.cn

10.11817/j.issn.1672?7207.2015.01.047

(編輯 楊幼平)