公布日：2024.04.19
申请日：2024.01.29
分类号：C02F9/00(2023.01)I;C02F1/48(2023.01)N;C02F1/72(2023.01)N;C02F1/30(2023.01)N;C02F1/52(2023.01)N;C02F101/20(2006.01)N;C02F101/30(2006.01)N
摘要
本发明提出了一种高效快速处理含铊污水的磁混凝处理系统及处理方法，包括：氧化处理单元，利用磁性材料和过硫酸钠对含铊污水进行氧化处理；磁混凝单元，通过加入化学混凝剂对含铊污水进行磁混凝处理；微波消解单元，通过微波消解仪对磁混凝物质进行微波消解；磁分离单元，对混凝物质中的磁性材料进行回收，借此，本发明以rGO-Fe3O4@TiO2磁性纳米材料和PS作为应急处理药剂，通过磁混凝技术可充分发挥磁性材料和混凝的协同强化作用，能够有效应对铊污染问题并兼具有机污染物降解效能，不仅具有铊去除率高和稳定性高的优点，并且在促进了溶解性物质的去除，絮体更加致密，化学污泥量少的同时，还具有磁种的回收率高，残留金属离子少、能耗低的优点。
权利要求书
1.一种高效快速处理含铊污水的磁混凝处理方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、将磁性材料和过硫酸钠加入含铊污水中混合均匀，得到混合液A；步骤2、将化学混凝剂加入混合液A中进行磁混凝反应，得到混合液B；步骤3、将混合液B进行固液分离得到磁混凝物质，并将磁性材料进行回收。
2.根据权利要求1所述的高效快速处理含铊污水的磁混凝处理方法，其特征在于，所述步骤1中磁性材料包括rGO-Fe3O4@TiO2，磁性材料的浓度为0.05-0.2g/L；所述步骤1中过硫酸酸钠的投加量为15mM。
3.根据权利要求1所述的高效快速处理含铊污水的磁混凝处理方法，其特征在于，所述rGO-Fe3O4@TiO2的制备方法包括：步骤10、使用Hummers法合成氧化石墨烯纳米片；步骤11、通过共沉淀方法制备还原氧化石墨烯纳米片和四氧化三铁复合材料，氧化石墨烯纳米片和四氧化三铁复合材料的摩尔比为2:1，在剧烈搅拌条件下缓慢滴加氨水，形成rGO-Fe3O4复合材料；步骤12、将rGO-Fe3O4复合材料分散于无水乙醇中，加入氨水后搅拌均匀，制得rGO-Fe3O4分散溶液，将TBOT在搅拌下溶于无水乙醇中，制备出TiO2前驱体；步骤13、将TiO2前驱体缓慢滴加溶于rGO-Fe3O4分散溶液中，通过磁性分离取出固体颗粒，洗涤后真空干燥，即得到rGO-Fe3O4@TiO2。
4.根据权利要求1所述的高效快速处理含铊污水的磁混凝处理方法，其特征在于，所述步骤2中化学混凝剂包括硫酸铝，硫酸铝的浓度为20-80mg/L。
5.根据权利要求1所述的高效快速处理含铊污水的磁混凝处理方法，其特征在于，所述步骤3中将混合液B进行固液分离前还会对混合液B进行PH调节，调节的方法为，加入0.01mol/L的NaOH溶液调节，使混合液B的pH调整至10。
6.根据权利要求1所述的高效快速处理含铊污水的磁混凝处理方法，其特征在于，所述步骤1中混合均匀的方法为，于水浴振荡器中以160r/min的转速反应5h。
7.根据权利要求6所述的高效快速处理含铊污水的磁混凝处理方法，其特征在于，所述步骤3中将混合液B进行固液分离得到的磁混凝物质进行超声处理，超声处理的温度为25℃，超声处理的时间为15min，超声处理后使用超纯水洗涤3-5次，洗涤后进行微波消解，微波消解的时间为30min。
8.根据权利要求7所述的高效快速处理含铊污水的磁混凝处理方法，其特征在于，所述步骤3中将磁性材料进行回收的方法为，使用超纯水洗涤磁性材料2-3次，冷冻干燥后放入超纯水中，得到清洗液，在搅拌过程中使用蠕动泵以1ml/min的速度将清洗液通入空心玻璃管内，空心玻璃管的外部附有磁铁，收集附着在空心玻璃管的磁性材料，并进行干燥。
9.一种高效快速处理含铊污水的磁混凝处理系统，采用如权利要求8所述的高效快速处理含铊污水的磁混凝处理方法，其特征在于，包括：氧化处理单元，利用磁性材料和过硫酸钠对含铊污水进行氧化处理；磁混凝单元，通过加入化学混凝剂对含铊污水进行磁混凝处理；微波消解单元，通过微波消解仪对磁混凝物质进行微波消解；磁分离单元，对混凝物质中的磁性材料进行回收。
发明内容
本发明提出一种高效快速处理含铊污水的磁混凝处理系统及处理方法，能够有效应对铊污染问题并兼具有机污染物降解效能。
本发明的技术方案是这样实现的：一种高效快速处理含铊污水的磁混凝处理方法，包括如下步骤：步骤1、将磁性材料和过硫酸钠加入含铊污水中混合均匀，得到混合液A；步骤2、将化学混凝剂加入混合液A中进行磁混凝反应，得到混合液B；步骤3、将混合液B进行固液分离得到磁混凝物质，并将磁性材料进行回收。
作为一种优选的实施方式，步骤1中磁性材料包括rGO-Fe3O4@TiO2，磁性材料的浓度为0.05-0.2g/L；所述步骤1中过硫酸酸钠的投加量为15mM。
作为一种优选的实施方式，rGO-Fe3O4@TiO2的制备方法包括：步骤10、使用Hummers法合成氧化石墨烯纳米片；步骤11、通过共沉淀方法制备还原氧化石墨烯纳米片和四氧化三铁复合材料，氧化石墨烯纳米片和四氧化三铁复合材料的摩尔比为2:1，在剧烈搅拌条件下缓慢滴加氨水，形成rGO-Fe3O4复合材料；步骤12、将rGO-Fe3O4复合材料分散于无水乙醇中，加入氨水后搅拌均匀，制得rGO-Fe3O4分散溶液，将TBOT在搅拌下溶于无水乙醇中，制备出TiO2前驱体；步骤13、将TiO2前驱体缓慢滴加溶于rGO-Fe3O4分散溶液中，通过磁性分离取出固体颗粒，洗涤后真空干燥，即得到rGO-Fe3O4@TiO2。
作为一种优选的实施方式，步骤2中化学混凝剂包括硫酸铝，硫酸铝的浓度为20-80mg/L。
作为一种优选的实施方式，步骤3中将混合液B进行固液分离前还会对混合液B进行PH调节，调节的方法为，加入0.01mol/L的NaOH溶液调节，使混合液B的pH调整至10。
作为一种优选的实施方式，步骤1中混合均匀的方法为，于水浴振荡器中以160r/min的转速反应5h。
作为一种优选的实施方式，步骤3中将混合液B进行固液分离得到的磁混凝物质进行超声处理，超声处理的温度为25℃，超声处理的时间为15min，超声处理后使用超纯水洗涤3-5次，洗涤后进行微波消解，微波消解的时间为30min。
作为一种优选的实施方式，步骤3中将磁性材料进行回收的方法为，使用超纯水洗涤磁性材料2-3次，冷冻干燥后放入超纯水中，得到清洗液，在搅拌过程中使用蠕动泵以1ml/min的速度将清洗液通入空心玻璃管内，空心玻璃管的外部附有磁铁，收集附着在空心玻璃管的磁性材料，并进行干燥。
一种高效快速处理含铊污水的磁混凝处理系统，包括：氧化处理单元，利用磁性材料和过硫酸钠对含铊污水进行氧化处理；磁混凝单元，通过加入化学混凝剂对含铊污水进行磁混凝处理；微波消解单元，通过微波消解仪对磁混凝物质进行微波消解；磁分离单元，对混凝物质中的磁性材料进行回收。
采用了上述技术方案后，本发明的有益效果是：本发明以rGO-Fe3O4@TiO2磁性纳米材料和PS作为应急处理药剂，通过磁混凝技术可充分发挥磁性材料和混凝的协同强化作用，能够有效应对铊污染问题并兼具有机污染物降解效能。
本发明铊去除率高和稳定性高，促进了溶解性物质的去除，絮体更加致密，化学污泥量少的同时，还具有磁种的回收率高，处理能力大、残留金属离子少、能耗低等优点。
（发明人：李良忠;于洋;刘畅;马瑞雪;肖娴;严龙）