CN101898107A - 重晶石吸附剂处理含铬废水的方法 - Google Patents

重晶石吸附剂处理含铬废水的方法 Download PDF

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重晶石吸附剂处理含铬废水的方法，将重晶石矿物材料熔烧后粉碎过筛，用氯化铁溶液反应生成重晶石吸附剂，用于对含铬化物为50～150mg/L的污水除铬离子处理，在PH为3-4，在20℃的水浴恒温振荡器中振荡1小时，污水中铬离子的去除率为99％以上，往重晶石吸附剂中适量添加氯化钡粉，用于处理高含量铬污水，提高铬离子的去除率。本发明的有益效果为重晶石是最普通的富含钡的硫酸盐矿物，地球表层资源丰富，且价格低廉，便于推广应用，重晶石吸附剂制备工艺简单，操作方便，对废水中铬离子的吸附率高，还可多次再生反复利用，符合节能减排的要求。

Description

重晶石吸附剂处理含铬废水的方法
技术领域
本发明涉及一种处理废水的方法，特别是重晶石吸附剂处理含铬废水的方法。
背景技术
随着我国工业的迅速发展，严重的环境污染问题伴之而来。有关资料表明许多河流、湖泊及城市的地表水和地下水质日趋恶化，人们的饮用水源受到严重污染威胁。含铬废水是一种对环境污染最严重的工业废水之一，Cr6+在电镀、皮革行业中比较常见，排放量大，治理难度高，治理费用高。Cr6+对人体健康的毒害很大，它的化合物具有很强的氧化作用，对人体的消化道、呼吸道、皮肤和粘膜都有危害，更甚者铬有致癌作用，Cr6+离子随雨水溶渗、流失、渗入地表，从而污染地下水，也污染了江河、湖泊，进而危害农田、水产和人体健康。对于铬污水，国内曾有少数电镀厂用硫酸亚铁——石灰法处理镀铬废水，该方法虽然能消除Cr6+的污染，但污泥量大而又没有出路，只好弃用。其后的BaCrO4沉淀法，又因收集困难，不能回用，且所用钡盐会引起二次污染，而没有推广。后来出现使用活性炭吸附、电解还原等方法处理含铬废水的方法，但是电解法产生含Fe、Cr的污泥，且有设备易受严重腐蚀、耗电量多、处理效果不稳定等缺点，即使已经投产的工厂也只得放弃不用。至于槽边电解回收法，虽有回收意义，但实效不大而且耗电量大，也不理想。目前，国内的污水处理仍然是成本高、效率低，致使许多企业未能对污水有效处理而排放。寻找廉价的处理污水的新材料，采用先进的处理方法，降低处理成本，提高处理效率，成为污水处理中的一个重要问题。
发明内容
本发明要解决的问题是针对上述含铬污水处理存在的问题，寻求一种既廉价，又有高效率的含铬废水处理方法。
本发明的技术方案是：
1.重晶石吸附剂的制备方法包括以下步骤：
a、将重晶石矿物材料放于电热鼓风干燥箱中在100～110℃温度下焙烧3～4小时，冷却至室温度，研磨后经80～100目过筛得重晶石粉；
b、将上述重晶石粉与0.10～0.20mol/L的氯化铁溶液按重晶石粉∶氯化铁溶液＝2～3∶100重量比混合，300次/分恒温振荡20～24小时后抽滤，用蒸馏水洗涤滤饼2～3次；
c、将上述洗涤、过滤后的滤饼放在温度140～150℃鼓风干燥箱中烘干1～2小时；
d、将经过烘干的上述滤饼粉碎研磨，80～100目过筛即得重晶石吸附剂。
2.重晶石吸附剂处理含铬废水的方法，其特征包括以下步骤：
取含铬化物为50～150mg/L的污水100ml，加入重晶石吸附剂0.5g，调节PH值至3～4，在20℃的水浴恒温振荡30～60分钟，离心过滤后，取上清液进行原子分光光度计测量，污水中铬离子去除率达到99.00％以上。
3.重晶石吸附剂的再生方法，其特征在于以下步骤：
取达到吸附平衡的重晶石吸附剂滤饼，用清水洗涤2～3次，再用0.5～1.0mol/L的硫酸洗涤浸泡12～24小时，每隔6小时振动1～5分钟，然后用纯水洗至溶液PH值为3～6，过滤后收集含有铬离子的滤液待回收利用，同时将滤饼置于110～120℃烘箱烘干3～4小时，研磨后80～100目过筛，即得再生重晶石吸附剂。
本发明的有益效果为重晶石是最普通的富含钡的硫酸盐矿物，地球表层资源丰富，且价格低廉，便于推广应用，重晶石吸附剂制备工艺简单，操作方便，对废水中铬离子的吸附率高，还可多次再生反复利用，符合节能减排的要求。
附图说明
图1为重晶石吸附剂扫描电镜图。
图2为重晶石吸附剂在不同PH值下的吸附图。
图3为重晶石吸附剂在不同温度下的吸附图。
具体实施方式
重晶石是最普通的富含钡的硫酸盐矿物，其主要成分是硫酸钡BaSO4，其理论组成(W％)：BaO 65.7，SO3 34.3；成分中有Sr、Pb和Ca类质同像替代主要材料规格和来源：
表1主要材料的规格和来源
Figure BSA00000191086100021
Figure BSA00000191086100031
测试仪器及方法：
岛津AA-6200原子分光光度计：采用标准曲线法。
水浴恒温振荡器，所有实验均设置为300转/分钟。
吸附剂的制备：
重晶石吸附剂的制备方法，其特征包括以下步骤：
1、将重晶石矿物材料放于电热鼓风干燥箱中在100～110℃温度下焙烧3～4小时，冷却至室温度，研磨后经80～100目过筛得重晶石粉；
2、将上述重晶石粉与0.10～0.20mol/L的氯化铁溶液按重晶石粉∶氯化铁溶液＝2～3∶100重量比混合，300次/分恒温振荡20～24小时后抽滤，用蒸馏水洗涤滤饼2～3次；
3、将上述洗涤、过滤后的滤饼放在温度140～150℃鼓风干燥箱中烘干1～2小时；
4、将经过烘干的上述滤饼粉碎研磨，80～100目过筛即得重晶石吸附剂，其电镜扫面图见图1。
实施例1：不同吸附剂的筛选
分别取0.2g不同的重晶石、天然沸石、海泡石绒、膨润土、高岭土、硅藻土、蛭石粉等吸附剂，与100ml浓度为50mg/L的铬酸钾溶液(模拟电镀废水中铬离子浓度)混合，在20℃的水浴恒温振荡器中振荡1小时，反应后溶液经离心，取上清液放入小试管中，在岛津AA-6200原子分光光度计进行分析检测。
表2最佳吸附剂筛选
吸附剂        去除率(％)
重晶石        99.00
天然沸石      83.59
海泡石绒      85.93
膨润土        81.45
高岭土        76.06
硅藻土        65.91
蛭石粉        71.46
实验结果：重晶石用于吸附处理废水中重金属铬，比报道过的非金属矿物材料做吸附剂的效果都好，重晶石对重金属铬的吸附能力为最佳。
实施例2不同初始浓度对吸附的影响试验：
取0.5g重晶石吸附剂分别与100ml浓度为30、50、100、150、200、250、300、500mg/L的铬酸钾溶液(模拟电镀废水中铬离子浓度)混合，在20℃常温、PH值为3～4条件下的水浴恒温振荡器中振荡1小时，反应后溶液经离心，取上清液放入小试管中，在岛津AA-6200原子分光光度计进行分析检测Cr6+离子浓度。
表3不同初始浓度下的吸附实验(吸附Cr6+)
Cr6+初始浓度        Cr6+去除率
(mg/L)
30                   100.00％
50                   99.02％
100                  99.02％
150                  98.29％
200                  98.25％
250                  98.13％
300                  97.63％
500                  97.00％
由上表可知，重晶石吸附剂对低浓度和高浓度的Cr6+都有较好吸附效果。
实施例3：最佳吸附PH值的测定
取0.5g重晶石吸附剂与100ml浓度为50mg/L的铬酸钾溶液(模拟电镀废水中铬离子浓度)混合，分别在2、3、4、5PH值条件下的水浴恒温振荡器中振荡半小时，反应后溶液经离心，取上清液放入小试管中，在岛津AA-6200原子分光光度计进行分析检测，得出最佳吸附PH值为3-4，结果见图2。
实验结果：在PH值为3-4，重晶石吸附Cr6+最为适宜。
实施例4：最佳吸附温度条件的测定
取0.5g重晶石吸附剂与100ml浓度为50mg/L的铬酸钾溶液(模拟电镀废水中铬离子浓度)混合，分别在20℃、30、40、50℃，PH值为3-4条件下的水浴恒温振荡器中振荡半小时，反应后溶液经离心，取上清液放入小试管中，在岛津AA-6200原子分光光度计进行分析检测，得出最佳吸附温度为20℃，结果见图3。实验结果：在PH值为3-4条件下，温度为20℃时，重晶石吸附Cr6+最为适宜。
实施例5：最佳吸附时间试验
分别量取50ml铬酸钾溶液分别倒入4只250ml的锥形瓶中，然后分别加入0.5克重晶石吸附剂，摇匀。在PH值为3-4条件下的常温水浴恒温振荡器中分别振荡2h，3h，4h，5h后，抽滤，取清液倒入离心管中，用原子分光光度计测其Cr6+离子浓度。
表4不同吸附时间对应的Cr6+去除率
Figure BSA00000191086100051
实验结果：在PH值为3-4条件下，常温震荡吸附3小时为最佳吸附时间。
实施例6：再生实验
取达到吸附平衡的重晶石吸附剂滤饼，用清水洗涤2～3次，再用0.5～1.0mol/L的硫酸洗涤浸泡12～24小时，每隔6小时振动1～5分钟，然后用纯水洗至溶液PH值为3～6，过滤后收集含有铬离子的滤液待回收利用，同时将滤饼置于110～120℃烘箱烘干3～4小时，研磨后80～100目过筛，即得再生重晶石吸附剂。
BaCrO4+SO4 2-→BaSO4↓+CrO4 2-
取0.5g再生重晶石吸附剂与100ml浓度为50mg/L的铬酸钾溶液(模拟电镀废水中铬离子浓度)混合，在20℃、PH值为3-4条件下的水浴恒温振荡器中振荡半小时，反应后溶液经离心，取上清液放入小试管中，在岛津AA-6200原子分光光度计进行分析检测Cr6+离子浓度，再生率达到91％以上。
实施例7：重晶石吸附剂处理镀锌废水
取0.5g重晶石吸附剂与20ml镀锌废水混合，调节PH值为酸性，在20℃常温下的水浴恒温振荡器中振荡半小时，反应后溶液经离心，取上清液放入小试管中，在岛津AA-6200原子分光光度计进行分析检测，测得Cr含量为0.50mg/L，达到国家第一类污染物最高允许排放浓度的标准。
表5
Figure BSA00000191086100061
实施例8：重晶石吸附剂处理镀铬废水
取0.5g重晶石吸附剂与0.2g氯化钡粉均匀混合后，与20ml镀铬废水混合，调节PH值为酸性，在20℃的水浴恒温振荡器中振荡60分钟，反应后溶液经离心，取上清液放入小试管中，在岛津AA-6200原子分光光度计进行分析检测，测得Cr含量为1.50mg/L，铬离子的去除率为99.4％。
表6
Figure BSA00000191086100062
实验结果：重晶石吸附剂中适量添加氯化钡粉，用于处理高含量铬污水，提高了铬离子的去除率。

Claims (5)

1.重晶石吸附剂的制备方法，其特征包括以下步骤：
a、将重晶石矿物材料放于电热鼓风干燥箱中在100～110℃温度下焙烧3～4小时，冷却至室温度，研磨后经80～100目过筛得重晶石粉；
b、将上述重晶石粉与0.10～0.20mol/L的氯化铁溶液按重晶石粉∶氯化铁溶液＝2～3∶100重量比混合，300次/分恒温振荡20～24小时后抽滤，用蒸馏水洗涤滤饼2～3次；
c、将上述洗涤、过滤后的滤饼放在温度140～150℃鼓风干燥箱中烘干1～2小时；
d、将经过烘干的上述滤饼粉碎研磨，80～100目过筛即得重晶石吸附剂。
2.重晶石吸附剂处理含铬废水的方法，其特征包括以下步骤：取含铬化物为50～150mg/L的污水100ml，加入重晶石吸附剂0.5g，调节PH值至3～4，在20℃的水浴恒温振荡30～60分钟，离心过滤后，取上清液进行原子分光光度计测量，污水中铬离子去除率达到99.00％以上。
3.如权利要求2所述的重晶石吸附剂处理含铬废水的方法，其特征在于包括以下步骤：取0.5g重晶石吸附剂与20ml镀锌废水混合，调节PH值为酸性，在20℃常温下的水浴恒温振荡器中振荡半小时，反应后溶液经离心，取上清液放入小试管中，在岛津AA-6200原子分光光度计进行分析检测，测得Cr含量为0.50mg/L，达到国家第一类污染物最高允许排放浓度的标准。
4.如权利要求2所述的重晶石吸附剂处理含铬废水的方法，其特征在于包括以下步骤：取0.5g重晶石吸附剂与0.2g氯化钡粉均匀混合后，与20ml镀铬废水混合，调节PH值为酸性，在20℃的水浴恒温振荡器中振荡1小时，反应后溶液经离心，取上清液放入小试管中，在岛津AA-6200原子分光光度计进行分析检测，测得Cr含量为1.50mg/L，铬离子的去除率为99.4％。
5.重晶石吸附剂的再生方法，其特征在于包括以下步骤：取达到吸附平衡的重晶石吸附剂滤饼，用清水洗涤2～3次，再用0.5～1.0mol/L的硫酸洗涤浸泡12～24小时，每隔6小时振动1～5分钟，然后用纯水洗至溶液PH值为3～6，过滤后收集含有铬离子的滤液待回收利用，同时将滤饼置于110～120℃烘箱烘干3～4小时，研磨后80～100目过筛，即得再生重晶石吸附剂。
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