矿业对经济发展很重要，已经不是什么秘密，采矿业生产许许多多的重要金属和矿物，无法离不开它们；但矿业开采也对环境产生了一定的影响。

简介

矿业废水对土壤和地下水的污染是对环境的潜在威胁。因此，有严格的规范和协议来控制这个问题。美国联邦法规第40条，第434部分，主要针对煤矿开采，规定了废水污染物如铁和锰的可接受的最终含量，总悬浮颗粒(TTS)以及废水的最终pH值。TTS通常通过沉淀法或过滤等机械过程来减少。对于大颗粒，絮凝剂的加入，其目的是使尽可能多的颗粒聚集，这些处理方法既便宜又有效，是废水处理过程的一个关键部分。在这项研究中，证明了安东帕PSA仪器评估这种絮凝剂性能的适用性，通过测量粒径变化对絮凝剂浓度增加的响应。通过测量粒径随絮凝剂浓度的增加而发生的变化，来评估絮凝剂的性能，论证了PSA仪器的适用性。

实验设置

PSA 1190

•  样品来源和样品处理

对某褐煤露天采场废水进行了研究。它含有大量可见的棕色粒子。用1000 ppm、2000 ppm或3000 ppm的商用絮凝剂处理少量样品。处理后的样品在室温(~23℃)下保存过夜。加入絮凝剂一整夜后，沉积物的数量明显增加，这是颗粒粒径增大的迹象。

• 测量

为了保证粒度分布的均匀性，*摇晃样品。所有的测量都是用PSA 1190在液体模式下室温进行的，遮光率约为15%。将颗粒分散在去离子水中，在慢循环(泵速120 rpm)和搅拌(搅拌器转速350 rpm)条件下进行测量。每个样本重复三次测量，因为样品为大的不透明粒子，所以衍射图样由夫琅和费模型分析，且不需要输入更多的参数。

实验分析

图1为未处理废水的粒径分布。它是一种高度多分散的样品，其中有多达四个离散的颗粒组分，对应的颗粒直径约为0.25、4、10和40 μm。

图1：未处理废水的粒径分布

图2为ZEI高浓度(3000 ppm)絮凝剂处理后废水的粒径分布。与未处理样品相比，2个最小的颗粒几乎*消失，整个分布向更大的粒径转移。

图1：3000 ppm絮凝剂处理后废水的粒径分布

为了量化这种影响，比较了平均体积加权D₅₀值(中位直径)。采用相对标准偏(RSD)评价结果的重复性。由表1可知，3000ppm絮凝剂处理后，褐煤颗粒的平均粒径由未处理样品的7.8 μm增大到ZEI大的29μm。RSD值始终低于3%，表明结果具有好的重复性。

表1：连续3次测量的体积加权D50值和相对标准偏差(RSD)

在图3中，将表1的结果绘制出来，可以看出褐煤颗粒的平均粒径与絮凝剂浓度之间成正、近线性相关关系。

图3：平均粒径随絮凝剂浓度变化曲线图

结论

絮凝剂是废水处理过程中不可少的工具。实验证明了用激光衍射法研究絮凝剂性能的能力。这些数据可以用来比较不同絮凝剂的性能，检查新开发的絮凝剂的性能，或通过确定所需药剂的最小数量来优化给定废水样品的絮凝过程。