重結(jié)晶法制備硫酸鈣晶須及其除砷性能研究.pdf

1、鈣基濕法煙氣脫硫石膏的主要成分是二水硫酸鈣，其品味與天然石膏相當(dāng)，可用來制備具有較廣泛用途的硫酸鈣晶須（CSW）。基于拓展CSW在環(huán)境領(lǐng)域的應(yīng)用和實(shí)現(xiàn)廢物資源化的目標(biāo)，本文利用降溫重結(jié)晶原理，分別以二水硫酸鈣試劑和工業(yè)脫硫石膏為原料來制備CSW，并探討了CSW對(duì)模擬廢水中砷的去除效果。
　　本文以化學(xué)試劑二水硫酸鈣和工業(yè)脫硫石膏為原料制備CSW，探討了硫酸濃度、溶液過飽和度、陳化時(shí)間/溫度、降溫速率、煅燒等條件對(duì) CSW的生長(zhǎng)習(xí)性

2、及形貌的影響。結(jié)果表明：在3.75 mol/L硫酸溶液、過飽和度0.5、降溫區(qū)間80~20°C且20°C空氣中自然降溫條件下可制得長(zhǎng)徑比為20~200的CSW，大部分表面光滑實(shí)心，少部分空心，成棱柱狀；所研究的操作條件均可對(duì)晶須產(chǎn)物的形貌和尺寸產(chǎn)生影響，但降溫速率的控制和硫酸溶液濃度的選擇是該制備方法的關(guān)鍵；反應(yīng)中所用硫酸溶液介質(zhì)可重復(fù)利用；該方法具有反應(yīng)條件溫和、操作流程短且簡(jiǎn)單易控制的優(yōu)點(diǎn)。以工業(yè)脫硫石膏為原料時(shí)，其實(shí)驗(yàn)結(jié)果與以化學(xué)

3、試劑二水硫酸鈣為原料時(shí)一致，除少量雜質(zhì)外，利用本方法能夠使脫硫石膏中的二水硫酸鈣全部轉(zhuǎn)化為晶須。此外，CSW的形成是典型的“溶解-重結(jié)晶”過程，其生長(zhǎng)可看成是推進(jìn)式生長(zhǎng)。
　　論文通過間歇實(shí)驗(yàn)考察了晶須產(chǎn)物對(duì)砷的去除效果，并探討了溶液pH值、反應(yīng)時(shí)間、晶須用量、初始砷濃度等條件對(duì)晶須除砷效果的影響，同時(shí)通過吸附等溫線的模擬、X射線衍射（XRD）以及掃描電鏡（SEM）等分析手段討論了晶須除砷機(jī)理。結(jié)果表明：溶液pH值是影響CSW除砷

4、效果的關(guān)鍵因素，以化學(xué)試劑為原料制備的二水硫酸鈣晶須（CSDW）和無(wú)水硫酸鈣晶須（CSAW）對(duì)砷的去除效果均隨著溶液pH值的增加而增大，在pH=12.5時(shí)，兩種晶須對(duì)三價(jià)砷的去除效果均小于60％，而對(duì)五價(jià)砷的去除效果均大于97%；pH=11時(shí)，兩種晶須除砷（As(V)）過程均在6~8 h左右完成，且在較大濃度范圍內(nèi)（1~300 mg/L）與Langmuir EXT1擴(kuò)展模型有良好的一致性。根據(jù)SEM觀察到反應(yīng)后晶須形貌的變化和XRD分析