申请日2009.02.24
公开(公告)日2009.09.02
IPC分类号C02F1/62; C02F101/22
摘要
本发明系一种处理含Cr(VI)废水的方法，属环境工程废水处理技术领域。该方法是：将CaCl2、Ca(OH)2与铝酸盐水泥按质量比为24∶31∶45投入含Cr(VI)废水，用水浴振荡器振荡10～15h后，固液分离达到去除Cr(VI)目的。这种方法省去了LDH合成生产中复杂的固液分离和干燥操作，使LDH合成与废水处理2个分立的工业过程在一个系统中完成。利用CaCl2，Ca(OH)2参与Ac-05的水化反应过程，使其最后合成Ca/Al结构LDH化合物并同时去除水中Cr(VI)污染。本发明是一种水污染控制技术，采用廉价原料，去除效果好，有很大的环境潜力。
权利要求书
1、一种处理含Cr(VI)废水的方法，其特征在于该方法具有以下的工艺过程：
将CaCl2、Ca(OH)2和CA50型铝酸盐水泥按质量比为24：31：45称取粉末，Ca(OH)2 和铝酸盐水泥分别研磨并过80目筛;将这三种粉末与废水按质量比为1：500～1： 50的比例投加入含Cr(VI)废水中，废水中Cr元素以CrO42-或Cr2O72-形式存在， 在15～35℃水浴中进行震荡10～15小时，用离心或过滤方式进行固液分离，即 得到去除Cr(VI)的废水和含Cr的水化氯铝酸钙。
说明书
一种处理含Cr(VI)废水的方法
技术领域
本发明系一种处理含Cr(VI)废水的方法，属环境工程废水处理技术领域。
背景技术
六价铬对人主要是慢性毒害，它可以通过消化道、呼吸道、皮肤和粘膜侵入人体， 在体内主要积聚在肝、肾和内分泌腺中。通过呼吸道进入的则易积存在肺部。六价铬 有强氧化作用，所以慢性中毒往往以局部损害开始逐渐发展到不可救药。经呼吸道侵 入人体时，开始侵害上呼吸道，引起鼻炎、咽炎和喉炎、支气管炎。
铬主要来自矿石加工，重金属表面处理，皮革鞣制，印染等行业;此外，城市消 费和生活方面以及使用化肥也是向环境排放铬的可能来源。它们会通过地下管道或渗 透作用进入地下水源。铬铁冶炼、耐火材料、电镀、制革、颜料和化工等工业生产以 及燃料燃烧排出的含铬废气、废水和废渣等都是铬污染源。
目前，对铬污染通常是以下几种处理方法。
1.化学法包括(1)钡盐法(2)还原沉淀法;2.吸附法;3.电解法;4.离子交换法; 5.膜分离法;6.生物化学法。
目前最常用的处理六价铬的方法为亚铁还原法和离子交换法。，但是经济有效的 含Cr(VI)废水处理方法和技术仍值得进一步研究。
层状双氢氧化物，也称水滑石、阴离子粘土。其基本结构式为：
M2+xM 3+y(OH)2x+3y-nz(An-)z·mH2O，M2+和M3+分别代表二价和三价阳 离子，An-代表n价阴离子。LDH具有类似水镁石的层状结构，在水镁石的结构单元 层中，二价阳离子部分被三价阳离子替代，产生结构正电荷，从而需要引入阴离子 进入结构单元层间平衡结构正电荷。与一般粘土矿物类似，处于结构层间的阴离子与 结构正电荷属于远程静电平衡，作用力较弱，其中的阴离子可以被其它的阴离子交 换，因而LDH具有优异的阴离子交换性能。把LDH作为水处理吸附剂也已开展了较 多的研究，显示出非常广阔的应用前景，特别是作吸附剂处理含磷酸根、砷酸根、硒 酸根、铬酸根等含氧阴离子显示出很好地效果，水化氯铝酸钙(Friedel化合物)就是 其中一员。目前存在的问题主要是研究者制备的LDH多是用化学试剂在较严格的实 验条件下完成，生产量小，成本高，很难在实际废水处理中应用。
由于LDHs的层间结构、阴离子的可交换性以及其记忆效应，有着非常大的废水 处理的潜力。但是一般其合成方法比较复杂，有共沉淀法，溶胶凝胶法离子交换法， 焙烧柱撑法等，但一般条件控制比较严格或者耗能较高，大规模生产不便或成本过高。
发明内容
本发明的目的是提供一种廉价、能耗低和工艺简便的处理含Cr(VI)废水的方法。 本方法在CaCl2，Ca(OH)2与铝酸盐水泥中的CA，C2A等物质共同水化形成LDH矿物 的同时，达到去除六价Cr(VI)的效果。
本发明的目的是通过下述技术方案实现的。
一种处理含Cr(VI)废水的方法，其特征在于该方法具有以下的工艺过程：
将CaCl2、Ca(OH)2和CA50型铝酸盐水泥按质量比为24：31：45称取粉末，Ca(OH)2 和铝酸盐水泥分别研磨并过80目筛;将这三种粉末与废水按质量比为1：500～1： 50的比例投加入含Cr(VI)废水中，废水中Cr元素以CrO42-或Cr2O72-形式存在，在15～ 35℃水浴中进行震荡10～15小时，能够达到平衡，进行固液分离，固液分离可以是 滤纸过滤、滤膜过滤或离心等分离方法，即得到去除Cr(VI)的废水和含CrO42-的LDH， 其化学式为3CaO·Al2O3·CaCrO4·10H2O。
所述的CA50型铝酸盐水泥指符合国标GB 201-2000，在铝酸盐水泥中Al元素以 可以水化的CA，C2A，C3A等型式存在。
本方法是在含Cr(VI)废水中即时合成原位处理。这种方法省去了LDH合成生产 中复杂的固液分离和干燥操作，使LDH合成与废水处理2个分立的工业过程在一个 系统中完成。利用CaCl2，Ca(OH)2参与铝酸盐水泥的水化反应过程，使其形成这种 Ca/Al层状结构类LDH物质——水化氯铝酸钙来去除水中Cr(VI)污染。是一种水污 染控制技术，并且能得到LDH衍生物质3CaO:Al2O3:CaCrO4:10H2O。这三种原料首 先得到的Ca/Al结构LDH化合物主要成分化学式为3CaO·Al2O3·CaCl2·10H2O，然后 再与六价铬反应生成3CaO·Al2O3·CaCrO4·10H2O。
发明效果：以2g/L的投加量(1：500)对初始浓度为10mg/L、50mg/L的含Cr(VI) 废水中Cr(VI)的去除率分别为99%和90.5%。
XRD图谱中，可以看出在3CaO·Al2O3·CaCl2·10H2O(31-0245)物质第一个特征 峰之前形成很明显的新的峰，与ICCD(衍射数据国际中心)的PDF2-2004数据库中 卡片41-0478对应，检索出物质化学式为3CaO·Al2O3·CaCrO4·10H2O。表明合成的机 理就是LDH形成并将Cr(VI)交换入层间束缚。
本发明的特点：本发明巧妙利用CaCl2，Ca(OH)2与含铝物铝酸盐水泥的特性， CaCl2提供钙源和氯源，Ca(OH)2提供钙源和保持pH，简便巧妙地合成LDH矿物并 对含Cr(VI)进行处理。且本发明采用廉价原料，去除效果好，有很大的环境潜力。