纳米捕收剂离子浮选净化矿山重金属废水的基础研究

The pollution of heavy metal wastewater is becoming increasingly prominent. It is of great significance to exploit an efficient purification technology for heavy metal wastewater to realize the construction goal of green ecological environment. Aiming at the high consumption of collector, low processing efficiency, and long flotation time, etc. issues of ion flotation, the fundamental research on the purification of heavy metal wastewater by ion flotation using nanoparticle collector will be performed. Graphene oxide (GO) will be used as nanoparticle collector due to its large surface area, strong chemical activity and great adsorption capacity. The efficient and rapid mineralization of bubble is expected to achieve by regulating the oxidation degree of GO. The main research contents are listed as follows: (1) Investigating the effect of GO oxidation degree on its interface characteristics to establish the inner link between the oxidation degree of GO and its hydrophilic-hydrophobic property; (2) Studying the complexation mechanism of GO and heavy metal ions, and the selective separation mechanism of multi-component heavy metal wastewater by flotation will be discussed; (3) In order to establish the regulation mechanism of GO oxidation degree on the mineralization process efficiency of bubble and its mineralization probability, the adhesion mechanism of bubble and the GO after adsorption of heavy metal ions are analyzed; (4) The effect of combined force field of micro-bubble flotation column on the flotation behavior of heavy metal ions will be investigated. It is designed to provide the basic theoretical foundation and technical reference for the establishment of the prototype of purifying heavy metal wastewater by ion flotation using nanoparticle collector.

重金属废水污染问题日益突出，开发矿山重金属废水高效净化技术对实现绿色生态环境建设目标意义重大。针对当前离子浮选捕收剂用量大、过程效率低和浮选时间长等问题，本项目拟开展纳米捕收剂离子浮选净化矿山重金属废水的基础研究。以比表面积大、化学活性和吸附能力强的氧化石墨烯（GO）为纳米捕收剂，通过调控GO氧化度来实现气泡的高效快速矿化，进而提高离子浮选过程效率。具体研究内容包括：（1）研究GO氧化度对其界面特性的影响规律，建立GO氧化度与其亲疏水性之间的内在联系；（2）研究GO与重金属离子的络合机制及多元组分重金属离子选择性浮选分离机理；（3）研究气泡与吸附金属离子后GO的粘附机制，构建GO氧化度对气泡矿化过程效率和矿化概率的调控机制；（4）考察微泡浮选柱组合力场对重金属离子浮选行为的影响。本研究旨在为纳米捕收剂离子浮选净化重金属废水技术原型的建立提供基础理论依据。

重金属废水污染问题日益突出，开发矿山重金属废水高效净化技术对实现绿色生态环境建设目标意义重大。针对当前离子浮选捕收剂用量大、过程效率低和浮选时间长等问题，本项目开展了纳米捕收剂离子浮选净化矿山重金属废水的基础研究。以比表面积大、化学活性和吸附能力强的氧化石墨烯（GO）为纳米捕收剂，通过调控GO氧化度来实现气泡的高效快速矿化，进而提高离子浮选过程效率。主要研究内容包括：（1）研究了GO氧化度对其界面特性的影响规律，建立GO氧化度与其亲疏水性之间的内在联系；（2）探究了GO与重金属离子的络合机制及多元组分重金属离子选择性浮选分离机理；（3）研究了气泡与吸附金属离子后GO的粘附机制及其矿化过程行为，构建了GO氧化度对气泡矿化过程效率和矿化概率的调控机制；（4）考察了微泡浮选柱组合力场对重金属离子浮选行为的影响规律；（5）开发了一种对铜离子强选择性纳米捕收剂-肟氨改性氧化石墨烯，并系统探究了其与铜离子选择性作用机理及其与气泡碰撞-粘附等作用机制。最后，以GO3、AMID-GO和SDS为捕收剂，进行离子浮选法深度净化模拟电镀废水研究，处理后残余溶液完全达到了电镀污染物排放标准（GB21900-2008）和第二类污染物一级排放标准（GB8978―1996）。与SDS相比，纳米捕收剂具有用量低、去除性能好、泡沫产品富集比高等优点。此外，AMID-GO不仅可以预先选择性回收含铜废水中的Cu(Ⅱ)，还能去除废水中其他重金属离子。本项目研究内容不仅为纳米捕收剂离子浮选净化重金属废水技术原型的建立提供基础理论依据和技术参考，而且能实际地将纳米前沿技术应用于对传统行业的改造中，给传统方法带来全新的发展机遇。项目在研期间以第一或通讯作者发表SCI收录论文9篇；申请国家发明专利2项，其中授权1项；获得中国非金属矿工业协会非金属矿科学技术奖二等奖1项（R01）。