申请日2016.11.22
公开(公告)日2017.04.05
IPC分类号C02F1/28; C02F101/20
摘要
本发明涉及一种处理重金属阳离子废水及同步回收金属含氧酸根的方法。本发明采用nZVI，通过有序调控反应pH及时间，实现重金属阳离子的去除及含钼、锑等金属阴离子的同步回收。在酸性条件下，5~20分钟内实现快速吸附，利用磁性分离排出处理后水体并回收固体;再将分离后固体至于强碱性溶液，厌氧搅拌10~30分钟，释放金属含氧酸根，再利用磁性分离，获得高浓度高纯度上清液金属含氧酸根溶液的同时去除重金属阳离子，并实现固体回收重复利用。本发明的简单可靠，可操作性强，可直接用于含重金属含氧酸根的废水中处理及回收，固体可重复利用6次以上，效果优于其他材料。本发明方法为回收金属含氧酸根提供了一种简单有效的方法，具有广泛的应用前景。
权利要求书
1.一种处理重金属阳离子废水及同步回收金属含氧酸根的方法，其特征在于，具体步骤如下：
(1)在废水中投加nZVI，控制废水在酸性条件下搅拌5~20分钟，以实现快速高效吸附废水中的金属含氧酸根和金属阳离子，利用磁性分离技术，进行固液分离，其中上层水体排出，回收所得固体;其中：nZVI投加量为2g/L~10g/L，所述nZVI可以重复实现6次以上;酸性条件是控制pH值为2-6;
(2)将步骤(1)得到的固体置于强碱性溶液中，厌氧搅拌，释放固体中的金属含氧酸根，再利用磁性分离技术，得到上清液为高浓度高纯度金属含氧酸根溶液，回收所得固体，并将所得固体重复投加到步骤(1)中;其中：强碱溶液条件是控制pH值为11-14。
2.根据权利要求书1重金属阳离子废水及同步回收金属含氧酸根的方法，其特征在于步骤(2)中所述强碱溶液与步骤(1)中废水体积比为1/4~1/1。
说明书
一种处理重金属阳离子废水及同步回收金属含氧酸根的方法
技术领域
本发明属于环保技术邻域，涉及处理重金属阳离子废水和回收金属含氧酸根的技术，具体为一种处理重金属阳离子废水及同步回收金属含氧酸根的方法。
背景技术
随着工业生产和城市现代化水平的发展，废水大量排放，水源中重金属积累加剧，重金属污染越来越严重。重金属废水主要来自矿山坑内排水，选矿厂尾矿排水，废石场淋浸水，有色金属冶炼厂排水，金属加工厂酸洗水，电镀厂镀件洗涤水，钢铁厂酸洗排水，以及电解、农药、医药、油漆、颜料等工业。据Nriagu估算，全球每年排放到环境中的有毒重金属达数百万吨，其中砷为12.5万吨，镉为3.9万吨，铜为14.7万吨，汞为1.2万吨，铅为34.6万吨，镍为38.1万吨，并且呈逐年上升的趋势。
重金属废水污染具有毒效长期持续，生物不可降解的特点，且可通过食物链作用进入人体，并在人体内累积，从而导致各种疾病和机能紊乱，最终对人体健康造成严重危害。其中主要金属污染源有Cu、Zn、Hg、Ni、Sb、Mo和Cr等。日本水俣湾由汞中毒造成的“俣病”，神通川流域由镉引起的“痛痛病”，就是重金属污染给人体健康带来损害的典型事例。
目前，重金属废水常用的处理方法有三类。第一类是化学处理法，是指通过投加药剂，发生化学反应去除废水中重金属离子的方法，通过化学反应可以产生新物质，达到将有毒物质转化为可利用物质的目的。具体方法有化学沉淀法、电解法等。第二类是物理化学法，是指废水中的重金属在不改变其化学形态的条件下进行吸附、浓缩、分离的方法，这类方法的特点是重金属可以以原来的形态加以回收利用。具体方法有吸附法、离子交换法、膜分离法等。第三类是生物处理法，通过生物体及其衍生物对水中重金属离子的吸附作用，达到去除重金属的目的。对于含重金属离子废水的处理，仅将废水处理达标排放是不够的。处理后将重金属离子充分回收，处理后的废水回用，真正实现废水的“零排放”，取得良好的经济效益和社会效益，是当前重金属废水处理技术的发展趋势。
nZVI是一种绿色的吸附材料，能有效去除重金属、有机物等污染物。已有很多研究表明，nZVI能有效去除并固定Zn2+、Cu2+、Ni2+、Cd2+、Pb2+等阳离子，对于阴离子Cr2O72-、AsO43-、SeO32-、Sb2O72-等在一定条件下也能较好的去除。这些研究表明，nZVI在处理重金属污染水体有着广泛的应用潜力。
发明内容
本发明的目的在于提供一种处理重金属阳离子废水及同步回收金属含氧酸根的方法。
本发明提出的处理重金属阳离子废水及同步回收金属含氧酸根的方法，具体步骤如下：
(1)在废水中投加nZVI，控制废水在酸性条件下搅拌5~20分钟，以实现快速高效吸附废水中的金属含氧酸根和金属阳离子，利用磁性分离技术，进行固液分离，其中上层水体排出，回收所得固体;其中：nZVI投加量为2g/L~10g/L，所述nZVI可以重复实现6次以上;酸性条件是控制pH值为2-6;
(2)将步骤(1)得到的固体置于强碱性溶液中，厌氧搅拌，释放固体中的金属含氧酸根，再利用磁性分离技术，得到上清液为高浓度高纯度金属含氧酸根溶液，回收所得固体，并将所得固体重复投加到步骤(1)中;其中：强碱溶液条件是控制pH值为11-14。
本发明中，步骤(2)中所述强碱溶液与步骤(1)中废水体积比为1/4~1/1。
本发明方法主要研究了采用nZVI，通过有序调控反应pH及时间，实现重金属阳离子的去除及含钼、锑等金属阴离子的同步回收。在酸性条件下，5~20分钟内实现快速吸附，利用磁性分离排出处理后水体并回收固体;再将分离后固体至于强碱性溶液，厌氧搅拌10~30分钟，释放金属含氧酸根，再利用磁性分离，获得高浓度高纯度上清液金属含氧酸根溶液的同时去除重金属阳离子，并实现固体重复利用。
本发明的有益效果在于：本发明的简单可靠，可操作性强，可直接用于含重金属含氧酸根的废水处理及回收，固体可重复利用6次以上，效果优于其他材料。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲述的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
以Mo(VI)通过模拟配水进行实验，过程中各阶段浓度变化见表1，实验数据通过电感耦合等离子光谱仪测定。一个批次进行如下操作：首先在投加4 g/LnZVI的水体在pH=3的条件下混合反应15分钟，利用磁性分离，上清液排出，然后将固体放入只有原废水溶液1/2体积的pH=12.5的释放液中，释放金属含氧酸根15分钟，利用磁性分离，上清液取出，得到高浓度高纯度的金属含氧酸根溶液，固体回收。固体重复使用，进行6批次实验。
结果显示效果很好，回收率在70%以上，排除液浓度低，同时溶液中的其他离子(除铁外)得到了很好的去除，对环境影响小。
表1实验过程中各阶段阳离子浓度变化表
实施例2
以Sb(V)通过模拟配水进行实验，过程中各阶段浓度变化见表2，实验数据通过电感耦合等离子光谱仪测定。一个批次进行如下操作：首先在投加1 g/LnZVI的水体在pH=4的条件下混合反应12分钟，利用磁性分离，上清液排出，然后将固体放入只有原溶液1/4体积的pH=13的释放液中，释放金属含氧酸根20分钟，利用磁性分离，上清液取出，得到高浓度高纯度的金属含氧酸根溶液，固体回收。固体重复使用，进行6批次实验。
结果显示效果很好，回收率在80%以上，排除液浓度低，同时溶液中的其他离子(除铁外)得到了很好的去除。
表2实验过程中各阶段阳离子浓度变化表
实施例3
以Cr(VI)通过模拟配水进行实验，过程中各阶段浓度变化见表3，实验数据通过电感耦合等离子光谱仪测定。一个批次进行如下操作：首先在投加6 g/LnZVI的水体在pH=3.5的条件下混合反应10分钟，利用磁性分离，上清液排出，然后将固体放入只有原溶液1/2体积的pH=13的释放液中，释放金属含氧酸根20分钟，利用磁性分离，上清液取出，得到高浓度高纯度的金属含氧酸根溶液，固体回收。固体重复使用，进行6批次实验。
结果显示效果很好，回收率在85%以上，排除液浓度低，同时溶液中的其他阳离子得到了很好的去除。