申请日2013.08.09
公开(公告)日2013.11.20
IPC分类号C02F101/22; C02F9/04
摘要
去除酸性废水中铬的方法，还原剂与秸秆生物质炭配合使用加入含铬酸性废水中，其中还原剂为Na2SO3，秸秆生物质炭为500℃下制备的花生秸秆炭。该方法利用还原剂在酸性条件下将六价铬还原为三价铬，再添加秸秆生物炭去除溶液中的三价铬并中和溶液酸度。一方面由于生物质炭呈碱性，可以中和废水酸度，提高废水的pH，使Cr3+容易发生水解反应并形成沉淀;另一方面，在pH5~7范围内，生物质炭颗粒促进Cr(III)水解形成的胶状物的絮凝并发生聚沉，加速Cr(III)的沉淀速度和沉淀产物从溶液中的去除速度。
权利要求书
1.去除酸性废水中铬的方法，其特征在于还原剂与秸秆生物质炭配合使用加入含铬酸性废水中，其中还原剂为Na2SO3，秸秆生物质炭为500℃下制备的花生秸秆炭。
2.根据权利要求1所述去除酸性废水中铬的方法，其特征在于当废水中铬酸根浓度为≤1.5 mmol/L时，Na2SO3加入量为0.44 g/L，生物质炭用量4.0 g/L。
3.根据权利要求1或2所述去除酸性废水中铬的方法，其特征在于步骤为：将Na2SO3加入含铬酸根的酸性废水，并与废水充分混合2 小时后，加入秸秆生物质炭，充分混合6小时，将固液相分离即可。
4.根据权利要求1或2所述去除酸性废水中铬的方法，其特征在于将处理酸性废水后的生物质炭风干、焚烧，回收残渣。
说明书
去除酸性废水中铬的方法
技术领域
本发明属于水、废水或污水处理领域，涉及利用还原剂与秸秆生物质炭配合使用去除酸 性废水中的铬。
背景技术
铬在自然界中主要以三价(Cr(III))和六价(Cr(VI))两种价态存在，六价铬的毒性是三 价铬的100倍，而且在高浓度时具有明显的局部刺激作用和腐蚀作用，在较低浓度时是常见 的致敏物质。目前处理铬酸根废水的方法主要为还原沉淀法，原理是通过还原剂将铬酸根还 原成三价铬，再加入碱(石灰)使三价铬形成难溶性化合物，悬液经过滤或者离心分离去除 富集Cr的沉淀物质，达到净化水质的目的。然而由于受到沉淀剂和环境条件的影响，出水 Cr浓度往往达不到要求，需要作进一步处理(熊佰炼，2010.西南大学学报)。另外，该方法 还存在消耗化工材料、产生污泥、排出的水回用困难、占地面积较大、不适合去除痕量重金 属等缺点(刘军坛，1996.化工时刊)。目前关于铬酸根的还原处理方法研究较多，而如何高 效去除Cr3+的方法却很少，主要还是加碱沉淀的方法。吸附法被认为是最具有应用潜力的污 水净化措施，由于吸附剂的比表面积大，能够吸附并固定住废水中的金属离子，另外吸附剂 对水量及水质变化具有较强的抗冲击能力，且吸附后可以再生，不易造成二次污染(闫旭等， 2010.辽宁化工)等优点。常用的高效吸附剂是活性炭，但是其制备代价昂贵。
收获季节大量焚烧农作物秸秆导致空气质量严重恶化(陆炳等，2011.中国环境科学;尹 聪等，2011.中国环境科学)，如何合理处理、处置大量的作物秸秆引起了人们越来越多的关 注。作物秸秆经过厌氧热解制备的生物质炭具有巨大的比表面积，很高的阳离子交换量和丰 富的含氧表面官能团，对重金属阳离子有很强的吸附能力和很高的吸附容量。生物质炭呈碱 性，直接加入到水中会显著提高溶液pH，促进重金属离子在生物质炭表面的沉淀，并与重金 属离子发生明显的吸附反应。同时，处理废水后的生物质炭也很容易进行进一步处理。由于 生物质炭为生物质能源，可以进行焚烧处置，回收残渣，不产生二次污染。因此，将还原剂 与秸秆生物质炭配合施用具有高效处理含铬酸性废水的巨大潜力。
发明内容
解决的技术问题：本发明的目的是提供一个高效、廉价处理酸性含铬废水的方法，先用 还原剂将Cr(VI)还原为Cr(III)，再添加秸秆生物质炭，通过酸度中和、吸附、沉淀与絮凝等 多个化学反应的协同作用去除Cr(III)，实现酸性废水中铬的高效去除和酸度的中和。
技术方案：
去除酸性废水中铬的方法，还原剂与秸秆生物质炭配合使用加入含铬酸性废水中，其中 还原剂为Na2SO3，秸秆生物质炭为500℃下制备的花生秸秆炭。
当废水中铬酸根浓度为≤1.5mmol/L时，Na2SO3加入量为0.44g/L，生物质炭用量4.0g/L。
具体步骤为：将Na2SO3加入含铬酸根的酸性废水，并与废水充分混合2小时后，加入 秸秆生物质炭，充分混合6小时，将固液相分离即可。
将处理酸性废水后的生物质炭风干、焚烧，回收残渣。
有益效果：
当向含铬酸性废水中添加还原剂Na2SO3时，在酸性条件下，铬酸根被还原成Cr(III)，继 续添加秸秆生物质炭，由于生物质炭含有碱性物质，中和了溶液酸度，导致溶液pH提高。 生物质炭表面带有大量负电荷和含氧官能团，对阳离子Cr3+有很高的吸附容量。此外，溶液 pH的提高促进了Cr(III)吸附和沉淀的形成，使得这一联合措施对溶液中铬有很高的去除效率， 同时实现溶液酸度中和和污染物铬的去除。
对于pH5～7范围内的Cr(III)浑浊液，沉淀不完全，且沉淀速度慢;但相似pH下，添加 生物质炭促进了Cr(III)水解形成的胶状物的絮凝，并发生聚沉，不仅沉淀速度快，而且固体 物质去除完全。
此外，生物质炭表面的大量负电荷和含氧有机官能团，对Cr3+阳离子有很高的吸附容量 和吸附强度，添加生物炭后酸度中和、吸附、沉淀与絮凝等多个化学反应的协同作用使该技 术对废水中的铬有很高的去除率，且使废水pH达到国家标准(6～9)。
由于生物质炭为生物质能源，处理过废水后的生物质炭可以进行焚烧处置，回收残渣， 不产生二次污染。