申请日2016.01.18
公开(公告)日2016.05.11
IPC分类号C02F9/08; C02F101/20
摘要
本发明介绍了一种去除酸性高浓度含汞废水中汞的方法，包括如下步骤：首先将含二价汞废水汇集至耐酸碱且对紫外光透过性较好的反应容器中，往废水中加入氯化钠，在搅拌条件下进行络合反应，络合反应结束后加入富里酸，再将此容器放入光化学反应装置，在搅拌条件下进行光化学还原反应，将废水中的二价汞还原为氯化亚汞而回收，固液分离后的上清液即为处理出水。本发明解决了酸性高浓度含汞废水对环境污染的问题，具有工艺简单、易实施、见效快等优点，既可在酸性条件下经济高效地去除废水中的汞，又可将废水中汞进行回收，还能让处理出水有回收酸的可能，具有良好的经济效益和环保效益。
权利要求书
1.一种去除酸性高浓度含汞废水中汞的方法，其特征在于首先将含二价汞废水汇集至耐酸碱且对紫外光透过性较好的反应容器中，往废水中加入氯化钠，在搅拌条件下进行络合反应，络合反应结束后加入富里酸，再将此容器放入光化学反应装置中，在搅拌条件下进行光化学还原反应，固液分离，上清液为处理出水，固体为回收的汞化合物，氯化钠的加入量应达到使废水中氯离子与废水中二价汞的质量比为0.5:1～1:1，络合反应时间为10~30min,络合反应的搅拌速度为100～200r/min，络合反应时溶液中氢离子浓度为0.1～6mol/L，络合反应的温度为15~25℃，所加入的富里酸与废水中二价汞的质量比为15:1～30:1，光化学还原反应的初始温度为15~25℃，光化学还原反应的时间为1～4h，光化学还原反应的搅拌速度为100～200r/min，光化学还原反应时紫外光的主波长为290～400nm，紫外灯功率为50～300W/L。
说明书
一种去除酸性高浓度含汞废水中汞的技术
技术领域
本发明属于环境化学技术领域，具体涉及一种去除酸性高浓度含汞废水中汞的技术。
背景技术
汞因其特殊的物理化学性质而被氯碱化工厂、有色金属冶炼厂、农药厂及各大化工行业广泛使用。此外，在CODCr测定过程中，为避免氯离子的干扰，常用硫酸汞作掩蔽剂。在汞的生产和使用过程中，不可避免地产生了毒性较强，易生物富集且难以生物降解的含汞废水。汞进入人体会破坏中枢神经系统，对口、粘膜和牙齿也有不良影响，长时间暴露在高汞环境中可以导致脑损伤和死亡。为避免汞对环境的污染，有效地控制污染源，我国许多排放标准如《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918-2002，《污水综合排放标准》GB8918—1996，《生活垃圾填埋场污染控制标准》GB16889-2008等对汞的排放浓度进行了规定。因此，含汞废水在排放环境前，必须经过有效处理将其中的汞去除。由于汞也是一种重要的化工原料，在处理高浓度含汞废水时，为有效利用资源，需考虑汞的回收。
目前，传统含汞废水处理方法主要有混凝沉淀法、金属还原法、活性炭吸附法、离子交换法、电解法、微生物法等。这些方法中，有的方法如混凝沉淀法虽可处理高浓度含汞废水，但混凝剂的引入会导致废水中的汞难以有效回收;有的方法如碱沉淀虽可回收废水中的汞，但在处理时需将废水调整在碱性环境中，对酸性含汞废水而言，这样会消耗大量的碱从而增加处理成本;有的方法如活性炭吸附法、离子交换法等则只有在处理低浓度含汞废水时才经济;金属还原法和传统的光化学还原法大多是将废水中的汞离子转化为汞单质使汞易挥发至大气中，从而造成二次污染。对酸性高浓度含汞废水而言，由于汞的含量较高，在处理时须考虑汞的回收。由于废水呈酸性，在回收时应考虑回收条件尽量保持在酸性条件下，使处理后的水有回收酸的可能。因此，研究一种能在酸性条件下将废水中的汞转化成易于从水中分离的有用物质且不造成二次污染的技术非常必要，开发这种技术具有较大实用价值。
发明内容
针对目前酸性高浓度含汞废水中汞的污染防治问题，本发明的目的是寻找一种能在酸性条件下将废水中的汞去除和回收、工艺简单、易实施、见效快的技术。其特征在于首先将含二价汞废水汇集至耐酸碱且对紫外光透过性较好的容器中，往废水中加入氯化钠，在搅拌条件下进行络合反应，络合反应结束后加入富里酸，再将此容器放入光化学反应装置，在搅拌条件下进行光化学还原反应，固液分离，上清液为处理出水，固体为回收的汞化合物。氯化钠的加入量应达到使溶液中氯离子与废水中二价汞的质量比为0.5:1～1:1，络合反应时间为10~30min,络合反应的搅拌速度为100～200r/min，络合反应时溶液中氢离子浓度为0.1～6mol/L，络合反应的温度为15~25℃，所加入的富里酸与废水中二价汞的质量比为15:1～30:1，光化学还原反应的初始温度为15~25℃，光化学还原反应的时间为1～4h，光化学还原反应的搅拌速度为100～200r/min，光化学还原反应时紫外光的主波长为290～400nm，紫外灯功率为50～300W/L。
本发明的目的是这样实现的：向高浓度含汞废水中加入氯化钠，可使水中二价汞在酸性条件下主要以氯的络合态(HgClxx-2)的形式存在。在紫外光照作用下，废水中的HgClxx-2能够发生快速的光还原过程，因为有大量氯离子的存在，会削弱对汞的还原，使汞以亚汞的状态与氯离子结合生成氯化亚汞。在汞还原过程中，富里酸的作用有：(1)富里酸分子中含有大量半醌等结构的活性基团，在汞的氧化还原反应中起到电子传递介质的作用，加速了汞的光还原过程;(2)分子中的羧基等还原基团直接对二价汞起还原作用;(3)富里酸对290nm~400nm的UVR有较强的吸收作用，在这个波段紫外光的照射下，富里酸吸收光子后会产生敏化光解作用，进行光致电子转移过程，所产生的电子能够使二价汞还原。由于体系中存在有大量氯离子，会降低二价汞的氧化电位，这使得富里酸的还原只停留在一价汞阶段，避免了零价汞的生成。由于氯化亚汞在水中的溶解度较低，在水中以固体沉淀的形式存在，通过固液分离就可达到废水中汞的去除和回收的目的。处理过程中涉及的主要方程如式(1)~(5)。通过上述方法可将酸性条件下高浓度含汞废水中的汞进行去除和回收，有效地达到净化污水的目的。
氯离子体系下汞的直接光还原反应
Hg2++xCl-→HgClxx-2(1)
HgClxx-2+hυ→Hg2Cl2+Cl-(2)
氯离子体系下富里酸的直接还原反应
FAred+HgClxx-2→Hg2Cl2+FAox+Cl-(3)
氯离子体系下富里酸的光敏化还原反应
FA+hυ→FA*(激发态)(4)
FA*+HgClxx-2→FA+Hg2Cl2+Cl-(5)
相对于现有方法，本发明的突出优点是在酸性条件下使用价格低廉的氯化物作络合剂，用无污染的紫外光将废水中的二价汞有效地还原成氯化亚汞进行沉淀回收;其次，直接在酸性条件下对汞进行回收利用避免了在调节pH过程中消耗大量的碱所带来的经济投入，使处理出水有回收酸的可能，经济环保;再次，采用了自然界广泛存在且环境友好的富里酸作为光敏化剂和还原剂，有效地提高了还原反应效率，使得废水处理更简单。因此，该技术工艺简单、容易实施，在酸性环境中将废水中的汞有效去除和回收，具有明显的环境效益和经济效益。