申请日2018.08.08
公开(公告)日2018.12.21
IPC分类号B01J20/20; B01J20/30; C02F1/28; C02F101/22
摘要
本发明涉及一种处理六价铬污染废水的方法，至少包括有以下步骤：(1)将采集的水稻秸秆经过清洗和风干，用粉碎机粉碎，过筛，倒入坩埚密封之后置于加热炉内，在恒温缺氧的条件下加热炭化，加热温度为300‑800度;(2)将步骤(1)中制得的生物质炭过筛，酸洗，使用真空泵抽滤以分离除去上清液，再用去离子水洗至PH值为4‑6;(3)将连二亚硫酸钠和步骤(2)中制得的生物质炭投入到污染废水中，调节PH值为1‑4，生物质炭与污染废水的固液比为8‑12g/L，连二亚硫酸钠与废水中六价铬质量比为1:1‑3:1。采用上述技术方案，本发明提供了一种处理六价铬污染废水的方法，其去除效率高、成本低廉、效果稳定。
权利要求书
1.一种处理六价铬污染废水的方法，其特征在于，至少包括有以下步骤：
(1)制备生物质炭，将采集的水稻秸秆经过清洗和风干，用粉碎机粉碎，过筛，倒入坩埚并压实以排出坩埚内的气体，密封之后置于加热炉内，在恒温缺氧的条件下加热炭化，加热温度为300-800度;
(2)将步骤(1)中制得的生物质炭过筛，酸洗，使用真空泵抽滤以分离除去上清液，再用去离子水洗至PH值为4-6，烘干得到酸处理过后的生物质炭;
(3)将连二亚硫酸钠和步骤(2)中制得的生物质炭投入到污染废水中，调节PH值为1-4，生物质炭与污染废水的固液比为8-12g/L，连二亚硫酸钠与废水中六价铬质量比为1:1-3:1。
2.根据权利要求1所述的处理六价铬污染废水的方法，其特征在于：步骤(1)中的加热温度为700度。
3.根据权利要求2所述的处理六价铬污染废水的方法，其特征在于：步骤(2)中PH值为5。
4.根据权利要求1或2或3所述的处理六价铬污染废水的方法，其特征在于：步骤(3)中生物质炭与污染废水的固液比为10 g/L。
5.根据权利要求1或2或3所述的处理六价铬污染废水的方法，其特征在于：步骤(3)中连二亚硫酸钠与废水中六价铬质量比为2:1。
6.根据权利要求4所述的处理六价铬污染废水的方法，其特征在于：步骤(3)中连二亚硫酸钠与废水中六价铬质量比为2:1。
7.根据权利要求6所述的处理六价铬污染废水的方法，其特征在于：步骤(3)中调节PH值为2。
说明书
一种处理六价铬污染废水的方法
技术领域
本发明涉及一种具有铬污水处理能力的吸附去除方法，特别涉及一种处理六价铬污染废水的方法。
背景技术
重金属污染在环境中普遍存在，危害人类健康。铬是一种常见的重金属污染物，在环境中有多种价态，环境中的铬主要来自皮革、电镀、采矿、冶金、钢铁、纺织等工业的生产过程中。在水相中，铬主要有三价铬和六价铬两种价态。三价铬是人体必需的的金属元素且在环境中易被固定，但是，六价铬的毒性数倍于三价铬，生物体摄入六价铬后可能会诱发癌症，基因突变和生长畸形，因此，含铬废水在排放前必需经过有效的处理。
传统的六价铬处理方法包括混凝法、化学沉淀法、离子交换法、膜分离法、电解法和电渗析法，这些技术虽然能有效去除六价铬，但都具有二次污染、成本和能耗较高的问题。目前，吸附处理因其操作简单和成本低廉的优势，正成为一个六价铬处理的热点技术。吸附剂的种类多样，来源广泛，其中，生物质炭是由生物质在缺氧条件下热解生成的新型吸附材料，中国南方地区有着发达的农业，每年会积累大量的农业废弃物，如水稻秸秆等，部分废弃物被用作饲料和废料，但其绝大部分仍然采用焚烧处理，造成了资源浪费和空气污染。而采用水稻秸秆制备生物炭处理重金属污染废水，不仅可以有效处理六价铬废水，还可以做到废物利用，是当前的研究热点之一。研究表明，生物质炭表面往往带负电，单一的生物质炭处理六价铬废水的效果较差，往往采用生物炭负载纳米铁等各种改性的方式进行处理，但材料改性会大幅增加吸附剂的成本。
发明内容
本发明的目的：为了克服现有技术的缺陷，本发明提供了一种处理六价铬污染废水的方法，其去除效率高、成本低廉、效果稳定。
本发明的技术方案：一种处理六价铬污染废水的方法，其特征在于，至少包括有以下步骤：
(1)制备生物质炭，将采集的水稻秸秆经过清洗和风干，用粉碎机粉碎，过筛，倒入坩埚并压实以排出坩埚内的气体，密封之后置于加热炉内，在恒温缺氧的条件下加热炭化，加热温度为300-800度;
(2)将步骤(1)中制得的生物质炭过筛，酸洗，使用真空泵抽滤以分离除去上清液，再用去离子水洗至PH值为4-6，烘干得到酸处理过后的生物质炭;
(3)将连二亚硫酸钠和步骤(2)中制得的生物质炭投入到污染废水中，调节PH值为1-4，生物质炭与污染废水的固液比为8-12g/L，连二亚硫酸钠与废水中六价铬质量比为1:1-3:1。
进一步地：步骤(1)中的加热温度为700度。
进一步地：步骤(2)中PH值为5。
进一步地：步骤(3)中生物质炭与污染废水的固液比为10 g/L。
进一步地：步骤(3)中连二亚硫酸钠与废水中六价铬质量比为2:1。
进一步地：步骤(3)中连二亚硫酸钠与废水中六价铬质量比为2:1。
进一步地：步骤(3)中调节PH值为2。
采用上述技术方案，1、生物质炭可以实现对含铬污水的高效净化，从而解决传统生物质炭在处理含铬污水，特别是富含六价铬的污水时处理效果低下的难题;2、处理之后的废水中无六价铬存在，其转化为三价铬并被生物质炭主要以吸附的方式除去，剩余少量三价铬于废水中，对环境危害很小;3、连二亚硫酸钠具有投加量易控制、无二次污染等优点。
具体实施方式
一种处理六价铬污染废水的方法，至少包括有以下步骤：
(1)制备生物质炭，将采集的水稻秸秆经过清洗和风干，用粉碎机粉碎，过2mm筛，倒入坩埚并压实以排出坩埚内的气体，密封之后置于加热炉内，在恒温缺氧的条件下加热6小时炭化，由于随着炭化温度的升高，生物炭的表面含氧官能团的量会减少，而其比表面积和孔隙度却会增加，芳香化程度增加，含氧官能团和表面物理结构对于生物炭的吸附作用都有重要影响，本发明具体实施例中，加热温度采用700度，其可以使得生物质炭的吸附力强;
(2)将步骤(1)中制得的生物质炭过筛，从中选取1~2mm部分(粒径小于1mm部分弃用，大于2mm部分轻微研磨，直到过2mm筛)，再以0.5mol/L HCl以体积比为1:1的浸泡12h，酸洗三遍，使用循环水式多用真空泵，抽滤以分离除去上清液，再用去离子水洗至PH值为5，在60度温度下烘干得到酸处理过后的生物质炭;
(3)将连二亚硫酸钠和步骤(2)中制得的生物质炭投入到污染废水中，生物质炭与污染废水的固液比为10g/L，连二亚硫酸钠与废水中六价铬质量比为2:1，调节PH值为2，生物质炭联合连二亚硫酸钠均达到最大的单位吸附量;如果进一步提高连二亚硫酸钠的投加量，生物炭的吸附量并没有进一步提升，甚至有下降的趋势，这是由于过量的连二亚硫酸钠给反应体系中带来了过量的SO42-和Na+，这些离子浓度的增加会增加其与铬离子在生物炭的竞争吸附作用。
实验1：以温州市海拓环保污水处理厂中的重金属污水为处理对象，从污水管进口处取混合污水，硝解后测得其含六价铬量为700mg/L，生物质炭和连二亚硫酸钠的使用量根据被处理污水的六价铬含量按本发明具体实施例的最佳使用量进行投加，连二亚硫酸钠粉末置于口径1cm，容积为10ml的玻璃管中，将1ml的混合污水置于玻璃实验装置中，之后整个装置于振荡器中震荡24h，待反应和吸附过程结束后将污水通过过滤器，取滤液进行含铬量测定和铬价态的分析，结果显示对污水中的总铬去除率达到79%以上，比单纯的生物质炭处理的去除率高出3倍。