申请日2016.04.13
公开(公告)日2016.06.15
IPC分类号C02F1/00; C02F1/48; C02F1/62; C02F101/22
摘要
本发明公开了一种利用矿物治理含六价铬的废水中固液分离的方法，该方法包括以下步骤：选取黄铁矿或磁黄铁矿，将其粉碎;依次将烷基聚醚、丙烯酸类单体、阻聚剂、催化剂、携水剂加入到反应釜中，进行酯化反应;加入共聚单体，配制成单体混合溶液;往聚合釜中滴加单体混合溶液，即得到改良剂聚羧酸溶液;将改良剂聚羧酸溶液加入到黄铁矿或磁黄铁矿矿石粉末中，搅拌均匀;按照重量体积比4-60g/l将得到的改良的黄铁矿或磁黄铁矿矿石粉末加入含六价铬的废水中，充分搅拌，得到达到或低于规定排放标准的处理废水。本发明的方法处理设备简单，成本低，效果好，使含六价铬废水处理效果提高70%以上，且不出现二次污染，具有广阔的应用前景。
权利要求书
1.一种利用矿物治理含六价铬的废水中固液分离的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一：制备矿粉：选取黄铁矿或磁黄铁矿，将其粉碎，过100-300目筛，得到黄铁矿或磁黄铁矿矿石粉末，备用;
步骤二：制备改良剂：依次将烷基聚醚、丙烯酸类单体、阻聚剂、催化剂、携水剂加入到反应釜中，加热升温到110-130℃，恒温反应3-4h，在回流状态下进行酯化反应得到衣康酸聚乙二醇酯大单体，然后蒸馏回收溶剂;在酯化产物中加水降温，加入马来酸酐与聚乙二醇单甲醚，再加入甲基丙烯酸酯共聚成单体混合溶液;在一定的时间内往聚合釜中滴加单体混合溶液，同时滴加引发剂溶液，保温4～6h，自然冷却到40℃以下，加入重量浓度5%的氢氧化钠水溶液调节pH=6～9，即得到浓度为35-45%的改良剂聚羧酸溶液;
步骤三：制备改良矿粉：按照重量比改良剂：矿粉=0.8～1%将改良剂聚羧酸溶液加入到黄铁矿或磁黄铁矿矿石粉末中，搅拌均匀，得到改良的黄铁矿或磁黄铁矿矿石粉末;
步骤四：处理废水：按照重量体积比4-60g/l将步骤三得到的改良的黄铁矿或磁黄铁矿矿石粉末加入含六价铬的废水中，所述含六价铬废水中的Cr6+浓度为1-500mg/l，其pH值为1-10，充分搅拌，反应时间10分钟-2小时，反应形成Cr2S3和Cr3S4硫化物沉淀物，静置1-3小时，回收沉淀物，得到达到或低于规定排放标准的处理废水。
2.根据权利要求1所述的利用矿物治理含六价铬的废水中固液分离的方法，其特征在于，在步骤一中，所述的黄铁矿的主要成分为FeS2;所述的磁黄铁矿的主要成分为Fe(1-x)S，x=0～0.17。
3.根据权利要求1所述的利用矿物治理含六价铬的废水中固液分离的方法，其特征在于，在步骤二中，所述的烷基聚醚为烷基酚聚氧乙烯醚类。
4.根据权利要求1所述的利用矿物治理含六价铬的废水中固液分离的方法，其特征在于，在步骤二中，所述的丙烯酸类单体为异丁烯酸。
5.根据权利要求1所述的利用矿物治理含六价铬的废水中固液分离的方法，其特征在于，在步骤二中，所述的阻聚剂为衣康酸。
6.根据权利要求1所述的利用矿物治理含六价铬的废水中固液分离的方法，其特征在于，在步骤二中，所述的催化剂为浓硫酸。
7.根据权利要求1所述的利用矿物治理含六价铬的废水中固液分离的方法，其特征在于，在步骤二中，所述的携水剂为二甲苯。
8.根据权利要求1所述的利用矿物治理含六价铬的废水中固液分离的方法，其特征在于，在步骤二中，所述的引发剂为过硫酸铵。
9.根据权利要求1-8任一项所述的利用矿物治理含六价铬的废水中固液分离的方法，其特征在于，在步骤四中，当含六价铬废水中的Cr6+浓度为1-100mg/l时，所述改良的黄铁矿或磁黄铁矿矿石粉末加入量为4-20g/l;当含六价铬废水中的Cr6+浓度为大于100-300mg/l时，所述改良的黄铁矿或磁黄铁矿矿石粉末加入量为大于20-40g/l;当含六价铬废水中的Cr6+浓度为大于300-500mg/l时，所述改良的黄铁矿或磁黄铁矿矿石粉末加入量为大于40-60g/l。
说明书
一种利用矿物治理含六价铬的废水中固液分离的方法
技术领域
本发明涉及废水处理技术领域，更具体涉及一种利用矿物治理含六价铬的废水中固液分离的方法。
背景技术
在我国可持续发展战略中明确提出铬、铅、镉、汞和砷的污染物需要优先治理，而对六价铬的治理是我国重金属污染物治理的重中之重。本发明的背景技术由鲁安怀教授在国家自然科学基金等科研项目资助下获得的，鲁安怀教授一直致力于利用天然矿物处理环境污染物新方法的研究工作，旨在发掘无机界矿物天然自净化作用。他作为国家973项目首席科学家，取得一系列环保新技术，这是继物理法和化学法尤其生物法之后的第四类污染治理方法—矿物法，受到国内外同行的关注，其中就包含一步法处理含铬废水新技术。在利用天然矿物还原铬废水中的Cr(VI)的同时，在不加碱的条件下还能直接形成含Cr(III)胶体沉淀物，实现还原作用与沉淀作用相伴进行的一步法处理。对从金属矿山采集的含该矿物矿石，大多为有色金属矿山的副产品，经过破碎、分选、粉碎、筛分获得天然矿物样品。将经过特殊方法活化后的矿物,投入含Cr(VI)废水的反应池中进行还原或沉淀反应。使用含废水浓度1—500mg/l，废水pH值1—10，搅拌反应10分钟—2小时。1吨样品能处理100mg/l浓度含铬废水1000吨。矿物用量过量时有利于还原反应时间的缩短。处理后的矿物在不必活化再生的情况下可循环重复使用。据此提出利用矿山尾砂废石堆等废弃物中天然铁的硫化物净化含铬废水的新技术。在不加碱的情况下还原废水中的Cr(VI)，且同时形成Cr(III)胶体沉淀物，工艺流程简单，在大型实地操作时对反应仪器的精度要求也不高，处理后的矿物材料可以循环使用，该技术中反应体系不存在二次污染，虽具有明显的经济优势和环境效益，但是反应完成后对沉淀物的回收处理目前只能运用物理方法，致使回收效果不能达到最大化的经济效益。因此，在了解沉淀物种类的基础上，根据其化学性质，需要继续深入研究出更具经济效益的化学试剂对沉淀物进行分离回收处理。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题就是如何提高对含六价铬废水的处理效率，不出现二次污染，并降低成本，而提供一种利用矿物治理含六价铬的废水中固液分离的方法。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种利用矿物治理含六价铬的废水中固液分离的方法(所用原料均市购获得)，该方法包括以下步骤：
步骤一：制备矿粉：选取黄铁矿或磁黄铁矿，将其粉碎，过100-300目筛，得到黄铁矿或磁黄铁矿矿石粉末，备用;
步骤二：制备改良剂：依次将烷基聚醚、丙烯酸类单体、阻聚剂、催化剂、携水剂加入到反应釜中，加热升温到110-130℃，恒温反应3-4h，在回流状态下进行酯化反应得到衣康酸聚乙二醇酯大单体，然后蒸馏回收溶剂;在酯化产物中加水降温，加入马来酸酐与聚乙二醇单甲醚，再加入甲基丙烯酸酯共聚成单体混合溶液;在一定的时间内往聚合釜中滴加单体混合溶液，同时滴加引发剂溶液，保温4～6h，自然冷却到40℃以下，加入重量浓度5%的氢氧化钠水溶液调节pH=6～9，即得到浓度为35-45%的改良剂聚羧酸溶液;
步骤三：制备改良矿粉：按照重量比改良剂：矿粉=0.8～1%将改良剂聚羧酸溶液加入到黄铁矿或磁黄铁矿矿石粉末中，搅拌均匀，得到改良的黄铁矿或磁黄铁矿矿石粉末;
步骤四：处理废水：按照重量体积比4-20g/l将步骤三得到的改良的黄铁矿或磁黄铁矿矿石粉末加入含六价铬的废水中，所述含六价铬废水中的Cr6+浓度为1-500mg/l，其pH值为1-10，充分搅拌，反应时间10分钟-2小时，反应形成Cr2S3和Cr3S4硫化物沉淀物，静置1-3小时，回收沉淀物，得到达到或低于规定排放标准的处理废水。
优选地，在步骤一中，所述的黄铁矿的主要成分为FeS2;所述的磁黄铁矿的主要成分为Fe(1-x)S，x=0～0.17。
优选地，在步骤二中，所述的烷基聚醚为烷基酚聚氧乙烯醚类。
优选地，在步骤二中，所述的丙烯酸类单体为异丁烯酸。
优选地，在步骤二中，所述的阻聚剂为衣康酸。
优选地，在步骤二中，所述的催化剂为浓硫酸。
优选地，在步骤二中，所述的携水剂为二甲苯。
优选地，在步骤二中，所述的引发剂为过硫酸铵。
优选地，在步骤四中，当含六价铬废水中的Cr6+浓度为1-100mg/l时，所述改良的黄铁矿或磁黄铁矿矿石粉末加入量为4-20g/l;当含六价铬废水中的Cr6+浓度为大于100-300mg/l时，所述改良的黄铁矿或磁黄铁矿矿石粉末加入量为大于20-40g/l;当含六价铬废水中的Cr6+浓度为大于300-500mg/l时，所述改良的黄铁矿或磁黄铁矿矿石粉末加入量为大于40-60g/l。
(三)有益效果
本发明的方法处理设备简单，成本低，效果好，改良剂与矿物材料共同作用，使含六价铬废水处理效果提高70%以上，且不出现二次污染，同时降低了矿物的用量，用量减少40%以上，并缩短了治理时间。在被铬盐企业以及电镀企业中含六价铬废水污染的环境污染的治理领域具有广阔的应用前景。