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多糖微生物絮凝剂对方解石与闪锌矿的絮凝作用及机理(二)
来源:济南乾来环保技术有限公司 发布时间:2021-10-12 14:52:56 浏览次数:
         2.2 MBFP 用量对单矿物方解石与闪锌矿絮凝行为的影响
         絮凝剂用量较低时,增加其用量可使较多矿物颗粒失稳,因架桥作用形成粒径较大的絮团,提高絮凝率;絮凝剂用量过大,矿物颗粒表面较大面积被覆盖,增大的颗粒间斥力使其重新稳定悬浮,絮凝剂用量存在最佳取值。在矿浆 pH=6.0、9.0 条件下,考察了 MBFP 用量对方解石、闪锌矿絮凝效果的影响,结果分别如图 4、图 5 所示。由图 4、图 5 可知,MBFP 用量变化对方解石与闪锌矿絮凝行为影响较大。随MBFP 用量的增加,方解石絮凝率增大,浊度降低,特别是 pH=6.0 条件下变化明显。闪锌矿絮凝 MBFP 用量最佳取值受 pH 变化影响较大,pH=9.0 时,MBFP 用量 0.45 g/L,闪锌矿絮凝率达到最大值,且絮凝率随MBFP 用量增加而降低;pH=6.0 时,MBFP 用量在 0.75 ~ 1.50 g/L 范围内均能有效絮凝沉降闪锌矿。

          2.3 MBFP 对单矿物闪锌矿与方解石的絮凝作用机理
          2.3.1 显微镜观察结果分析
          通过显微镜观察 MBFP 作用前后方解石与闪锌矿悬浮液中颗粒形态结果如图 6 所示。由图 6(A、D)可知,方解石、闪锌矿悬浮液中矿物颗粒呈分散均匀的细小颗粒状。加入 MBFP 后,矿物悬浮液中颗粒尺寸增大,形成较大的絮体(图 6 B、C、E、F),这充分证明 MBFP 对方解石与闪锌矿颗粒的絮凝作用。多糖型絮凝剂长分子链上可吸附多个矿物颗粒,吸附于链上的矿物颗粒可同时被其他多糖分子吸附,故形成具有较好沉降能力的三维絮体;沉降过程中絮体相互压缩更加密实,更有利于细粒矿物颗粒沉降。pH 值为6.0 与 9.0 条件下,方解石颗粒与 MBFP 作用后均能形成较大絮体;闪锌矿颗粒在 pH=6.0 条件下形成的絮体尺寸和密实程度较 pH=9.0 时大,结构越致密的颗粒与其同粒径的真实颗粒沉降性越接近,沉降速度越快,这与絮凝试验结果一致。
         2.3.2 Zeta 电位分析
         对吸附 MBFP 前后的方解石、闪锌矿 Zeta 电位进行测定,考察 MBFP 对两种矿物电位的影响,结果见图 7。由图 7(a)可知,随 pH 值增大,方解石表面电位降低;MBFP 吸附于方解石表面后,矿物表面电位变得更负,说明 MBFP 呈负电性,其对方解石的絮凝作用不是通过静电作用实现的,而是化学键合作用为主导,这种絮凝吸附作用受矿浆 pH 的影响较小。由图 7(b)可见,呈负电性的 MBFP 也可吸附于带负电的闪锌矿表面,且 pH 值大于 10.0 时 MBFP 在闪锌矿表面的吸附作用较弱。由浮选溶液化学可知,pH 值大于 10.0,闪锌矿表面 Zn2+量减少,MBFP 与闪锌矿间的吸附作用受吸附活性位点 Zn2+的影响。
         2.3.3 黄药对 MBFP 絮凝闪锌矿行为的影响
          为确定 Zn2+是 MBFP 与闪锌矿间吸附作用的活性位点,选取对 Zn2+有强烈络合能力的丁基黄药与闪锌矿作用,考察 pH=6.0 时,经 20 mg/L 丁基黄药掩蔽闪锌矿表面 Zn2+后,MBFP 对闪锌矿的絮凝作用,结果见图 8。由图 8 可知,MBFP 用量低于 1.40 g/L 时,相同 MBFP 用量下掩蔽 Zn2+的闪锌矿絮凝率较低,浊度较高,可见闪锌矿表面的 Zn2+为 MBFP 与闪锌矿吸附作用的活性位点;但 MBFP 用量高于 1.40 g/L 时,添加丁基黄药后闪锌矿的絮凝率提高,这是由于吸附黄药后的闪锌矿表面在一定程度上表现出黄原酸铅的性质,而不同颗粒絮凝所需的最佳絮凝剂用量不同。吸附黄药后的闪锌矿表面与 MBFP 作用的活性位点 Zn2+减少,导致 MBFP 吸附量较无黄药添加时的少,闪锌矿表面未被大面积覆盖因颗粒间斥力重新稳定悬浮。
          2.3.4 红外光谱分析
          为确定 MBFP 与两种矿物间的吸附方式,对 pH=6.0 条件下两种矿物与 MBFP 作用后的样品及作用后采用去离子水清洗 5 次的样品进行红外光谱测定,结果见图 9。由图 9 可知,方解石与 MBFP 作用后在 970~1080cm-1 处出现新的特征峰,与 1427 cm-1 处宽的特征峰重叠,而闪锌矿与 MBFP 作用后在 1082 cm-1 处出现明显特征峰,此处为 MBFP 的 CH3O-特征峰[8];两处新的特征峰经多次清洗均不能消除,物理洗涤对红外光谱曲线无影响,可见 MBFP 分子与两种矿物表面的吸附很牢固,为吸附作用力较强的化学吸附。
        3 结 论
        (1)以多糖为主要成分的 MBFP 可使细粒方解石、闪锌矿形成较大且密实的絮体,有效絮凝沉降方解石与闪锌矿。在 pH 值为 7.0~9.0 区间内及 pH 值为 6.0 时,方解石与闪锌矿的絮凝率分别可达 95%与 80%以上。
        (2) MBFP 用量变化对方解石与闪锌矿絮凝率影响较大,方解石絮凝率随 MBFP 用量增加而增大;pH值为 6.0 时,闪锌矿在 MBFP 用量 0.75 ~ 1.50 g/L 较宽的范围内保持较高的絮凝率,而 pH 值为 9.0 时,MBFP用量最佳取值为 0.45 g/L。
        (3) MBFP 主要通过与方解石、闪锌矿表面的活性位点 Ca2+、Zn2+发生化学作用而吸附于两种矿物表面,使细粒矿物颗粒形成絮团而快速沉降;一定范围内随着 pH 值的增加,矿物表面活性位点减少,MBFP 对两矿矿物的絮凝作用减弱。
         原标题:多糖微生物絮凝剂对方解石与闪锌矿的絮凝作用及机理
         原作者:杨志超 ,滕 青, 祝 瑄 , 李官超