申请日2013.04.16
公开(公告)日2013.07.10
IPC分类号B01J20/08; C02F1/58; C02F1/28
摘要
本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种可再生的硫代硫酸盐选择性吸附剂及其处理废水的方法。本发明所述吸附剂是由化学通式为[M2+1-xM3+x(OH)2]x+(An-)x/n·yH2O的水滑石焙烧获得。处理废水时，首先将吸附剂加到含硫代硫酸盐的废水中，均匀搅拌，使其在一定温度下反应并进行选择性的吸附，然后将吸附了硫代硫酸根离子的吸附剂在碱溶液中进行脱附处理，干燥焙烧后将再生后的吸附剂再次投加到含硫代硫酸盐的废水中进行选择性吸附，重复操作，直至吸附剂对硫代硫酸根离子的吸附量和选择性有明显下降时反应终止。与现有技术相比，本发明所述吸附剂在多次循环再生后仍旧保持很好的稳定性和良好的选择性，降低了水处理的成本，避免了吸附剂的浪费。
权利要求书
1.一种可再生的硫代硫酸盐选择性吸附剂，其特征在于，其是由水滑石在200-1000℃ 下焙烧1-12h获得的焙烧产物，粒径为1-5μm，所述水滑石的化学通式是： [M2+1-xM3+x(OH)2]x+(An-)x/n·yH2O，其中，M2+代表二价金属离子Mg2+、Ca2+、Sr2+、Ba2+、Zn2+、 Ni2+、Fe2+、Cu2+、Mn2+中的一种或几种;M3+代表三价金属离子Al3+、Cr3+、Fe3+、V3+、Co3+、 Ga3+、Ti3+中的一种或几种;0.2≤x≤0.4，0≤y≤2;An-为层间阴离子CO32-、NO3-、SO42-、PO43-、 Cl-中的任意一种，n为层间阴离子的化合价数。
2.根据权利要求1所述的可再生的硫代硫酸盐选择性吸附剂，其特征在于，所述M2+为 Mg2+、Ca2+或Ba2+;所述M3+为Al3+;所述An-为CO32-或NO3-。
3.根据权利要求1所述的可再生的硫代硫酸盐选择性吸附剂，其特征在于，所述焙烧 温度为400-600℃。
4.根据权利要求1所述的可再生的硫代硫酸盐选择性吸附剂，其特征在于，所述焙烧 时间为2-4h。
5.根据权利要求1所述的可再生的硫代硫酸盐选择性吸附剂，其特征在于，所述水滑 石由尿素法、水热法或非平衡晶化法制得，粒径范围为1-100μm。
6.根据权利要求1-5所述的可再生的硫代硫酸盐选择性吸附剂处理废水的方法，其特征 在于，其具体步骤为：
A.将所述的可再生的硫代硫酸盐选择性吸附剂加到含硫代硫酸盐的废水中，均匀搅拌 1-10h，使其进行选择性吸附，反应完全后过滤，30-90℃烘干;
B.将步骤A吸附了硫代硫酸根离子的吸附剂放入碱溶液中进行脱附处理，过滤后在 60-90℃中烘干，然后200-1000℃焙烧1-6h，吸附剂再生;
C.将步骤B中再生后的吸附剂再次投加到含硫代硫酸盐的废水中进行选择性吸附，均 匀搅拌反应1-10h后过滤，30-90℃烘干;
D.重复步骤B和C，6-10次。
7.根据权利要求6所述的可再生的硫代硫酸盐选择性吸附剂处理废水的方法，其特征 在于，所述的碱溶液为浓度0.5-2M的Na2CO3溶液、(NH4)2CO3溶液、NaOH和Na2CO3混 合溶液、或Na2CO3和(NH4)2CO3混合溶液，优选Na2CO3溶液;碱溶液的用量与废水的体 积比为0.5-2。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤B脱附处理时，是在20-40℃下反 应0.5-2h。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述的含硫代硫酸盐的废水包括含有硫 代硫酸盐的焦化脱硫废液、摄影洗印废水、金银冶炼废水、皮革鞣制废水、纺织印染废水、 电镀废水、有机合成工业废水;所述废水中硫代硫酸盐的浓度为0.005-0.05mol/L。
说明书
一种可再生的硫代硫酸盐选择性吸附剂及其处理废水的方法
技术领域
本发明属于水处理技术领域，特别涉及一种可再生的硫代硫酸盐选择性吸附剂及其处理 废水的方法。
背景技术
工业废水的成分复杂，性质各异，其所含有机需氧物质，化学毒物，无机固体悬浮物， 重金属离子等均可对环境造成污染。来自电镀、炼焦、金属冶炼、农药、制革、印染等行业 的工业废水中不仅含有大量的有色物质，并且共存着大量的硫氰酸盐和硫代硫酸盐，所以处 理起来尤为困难。然而废水处理的特征为废水体积较大，所以从经济效益的角度出发成本廉 价并且能够循环再生的水处理剂在废水处理行业有着更为广阔的发展前景。吸附剂的再生是 指将已经吸附了吸附质的吸附剂进行相应的处理后使其能够多次使用的过程，然而吸附剂的 结构并不发生或者变化极小。吸附剂的再生不仅可以降低成本还可以避免浪费，吸附剂的再 生具有非常重要的意义。Chitrakar在文献J.Colloid InterfaceSci,2005 290:45-51中报道了吸 附剂在处理海水污染物后再生时存在污染物离子的脱附率不够理想，仍旧会对环境造成一定 污染的问题;Applied Clay Science，2007 37：107–114中Tzou设计了一个很好的吸附剂的 再生流程，但其中存在的问题是吸附剂本身的成本较高，同时再生的效果不能满足工业化的 需求并再生的过程中会产生二次污染。然而吸附方法来处理含硫废水方面已经取得了可喜的 成果，例如在申请专利号为200910093642的专利里面介绍了一种含硫代硫酸盐废水的层状 吸附剂及处理方法，但是吸附剂的再生还是困扰着行业内部人员的一个问题。
目前，水滑石类材料(LDHs)以及水滑石焙烧物(LDO)已经作为一种水处理剂广泛 应用于废水处理行业。在自然界中广泛的存在着CO32-型的水滑石，该类型的水滑石合成方 法比较简单，并且在国内已经工业化生产了，因此LDO是一种廉价的可以工业化应用的可 循环再生的水处理剂，并且在水处理行业已经引起了广泛的关注。在此基础上，我们亟需一 种可再生吸附剂和相应的处理污水方法。
发明内容
本发明提供了一种可再生的硫代硫酸盐选择性吸附剂及其处理废水的方法，解决了含硫 代硫酸盐和硫氰酸盐废水造成的一系列的环境问题和吸附剂的循环再生的问题。
本发明所述的可再生的硫代硫酸盐选择性吸附剂，粒径为1-5μm，是由水滑石在200-1000 ℃下焙烧1-12h获得的焙烧产物，所述水滑石的化学通式是：[M2+1-xM3+x(OH)2]x+(An-)x/n·yH2O， 其中，M2+代表二价金属离子Mg2+、Ca2+、Sr2+、Ba2+、Zn2+、Ni2+、Fe2+、Cu2+、Mn2+中的一 种或几种，优选Mg2+、Ca2+或Ba2+;M3+代表三价金属离子Al3+、Cr3+、Fe3+、V3+、Co3+、 Ga3+、Ti3+中的一种或几种，优选Al3+;0.2≤x≤0.4，0≤y≤2;An-为层间阴离子CO32-、NO3-、 SO42-、PO43-、Cl-中的任意一种，优选CO32-或NO3-，n为层间阴离子的化合价数。
本发明所述的可再生的硫代硫酸盐选择性吸附剂，所述焙烧温度为400-600℃。
本发明所述的可再生的硫代硫酸盐选择性吸附剂，所述焙烧时间为2-4h。
本发明所述的可再生的硫代硫酸盐选择性吸附剂，所述水滑石由尿素法、水热法或非平 衡晶化法制得，粒径范围为1-100μm。
尿素法、水热法或非平衡晶化法制备过程中过饱和度低，因而可以得到晶粒尺寸较大同 时晶体的成长也较为完整的高洁净度的水滑石，焙烧后得到所需要的大粒径硫代硫酸盐选择 性吸附剂。
本发明所述的可再生的硫代硫酸盐选择性吸附剂处理废水的方法，其具体步骤为：
A.将所述的可再生的硫代硫酸盐选择性吸附剂加到含硫代硫酸盐的废水中，均匀搅拌 1-10h，使其进行选择性吸附，反应完全后过滤，30-90℃烘干;
B.将步骤A吸附了硫代硫酸根离子的吸附剂放入碱溶液中进行脱附处理，过滤后在 60-90℃中烘干，然后200-1000℃焙烧1-6h，吸附剂再生;
C.将步骤B中再生后的吸附剂再次投加到含硫代硫酸盐的废水中进行选择性吸附，均 匀搅拌反应1-10h后过滤，30-90℃烘干;
D.重复步骤B和C，6-10次。
所述的碱溶液为浓度0.5-2M的Na2CO3溶液、(NH4)2CO3溶液、NaOH和Na2CO3混合 溶液、或Na2CO3和(NH4)2CO3混合溶液，优选Na2CO3溶液;碱溶液的用量与废水的体积 比为0.5-2。
步骤B脱附处理时，是在20-40℃下反应0.5-2h。
所述的含硫代硫酸盐的废水包括含有硫代硫酸盐的焦化脱硫废液、摄影洗印废水、金银 冶炼废水、皮革鞣制废水、纺织印染废水、电镀废水、有机合成工业废水;所述废水中硫代 硫酸盐的浓度为0.005-0.05mol/L。
与现有技术相比，本发明的优点在于：制备的吸附剂在选择性吸附了硫代硫酸根离子后， 在Na2CO3或(NH4)2CO3或NaOH和Na2CO3混合溶液中或Na2CO3和(NH4)2CO3混合溶液中将 吸附的污染物离子进行脱附，污染物离子的脱附率高达90%，避免了将吸附了污染物的吸附 剂直接焙烧而对环境产生的二次污染;本发明选用大粒径的水滑石前体，得到大粒径的吸附 剂，其重复再生效果好，循环次数多;使用Na2CO3进行脱附实现了吸附剂的循环再生使用， 其循环再生次数可达6次之多，并且每次循环后硫代硫酸盐选择性吸附剂的选择性和吸附量 依然保持的较好，吸附剂具有良好的稳定性。本发明不仅解决了废水中硫代硫酸根选择性吸 附，特别是和极其相似并且废水中经常同时存在的硫氰酸根进行有效分离，还解决了吸附剂 难于循环再生的问题，最终降低了水处理的成本，避免了吸附剂的浪费。