CN111196618B - 一种用于去除废水中钴离子和/或抗生素的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于去除废水中钴离子和/或抗生素的方法，其包括如下步骤：（1）先检测废水中含钴离子和/或抗生素的浓度；（2）向废水中投加复合材料，室温振荡混匀；（3）持续振荡10 min~10 h；（4）离心或过滤，将沉淀分离，对沉淀进行进一步的无害化处理和回收处理；所述复合材料包括40~65重量份铁尾矿砂微粉和35~60重量份的钢渣微粉混合而成。本发明方法工艺简单、成本低廉、可操作性强，具有广阔的应用前景。

Description

一种用于去除废水中钴离子和/或抗生素的方法

技术领域

本发明涉及环境水污染处理技术领域，具体涉及一种用于去除废水中钴离子和/或抗生素的方法。

背景技术

随着社会工业化的快速发展，各种工业生产过程中大量重金属进入生态***，引起严重的环境污染和资源浪费。钴离子是废弃物中常见的有毒有害重金属物质之一，其毒性大于汞、镉、铅、砷及铬，仅次于甲基汞。同时，钴产生毒效应的浓度范围很低，且具有生物积累性，极难降解消除。随着钴的使用日益增多，钴及其化合物大量进入环境，已经严重威胁到人体健康。因此，钴及其化合物已被列入水体优先控制污染物黑名单和我国地表水环境质量标准的监测指标体系。

另外，随着抗生素在人类医疗、农业生产、畜牧及水产养殖等领域的广泛应用，大量抗生素通过不同途径进入到环境中，并在环境中积累。抗生素进入人类或动物体后难以被代谢，大部分仍以母体化合物的形态进入水环境。目前已在地表水、地下水甚至饮用水中都检测出了抗生素，这些残留在水体中的抗生素会对各类生物产生危害，诱发抗药性，进而威胁生态环境安全和人体健康。

目前，水体中钴离子的处理方法主要包括：吸附法、化学沉淀法、离子交换法、电解还原和膜分离等。其中吸附法多采用活性炭进行吸附，但是其成本相对较高；化学沉淀法主要是投加碱性制剂等，容易造成二次污染和钴资源浪费；膜分离技术的成本高、通量小、操作过程复杂；离子交换法和电解还原等的成本也相对较高。而水体中抗生素的去除方法主要包括高级氧化法、光降解法、生物降解法等，但每种方法都有其明显的局限性。故而，制备高效廉价的钴离子和抗生素去除材料成为缓解及治理水体钴和抗生素污染的研究热点。

发明内容

本发明的目的是提供一种工艺简单、成本低廉、易于分离、可操作性强的用于去除废水中钴离子和/或抗生素的方法。

本发明采用如下技术方案：

一种用于去除废水中钴离子和/或抗生素的方法，其包括如下步骤：

（1）先检测废水中含钴离子和/或抗生素的浓度；

（2）向废水中投加复合材料，室温振荡混匀；

（3）持续振荡10 min~10 h；

（4）离心或过滤，将沉淀分离，对沉淀进行进一步的无害化处理和回收处理。

其中，所述复合材料包括40~65重量份铁尾矿砂微粉和35~60重量份的钢渣微粉混合而成。

其中，每升废水中，1 g复合材料至少可以去除50 mg的钴离子。

特别的，每升废水中，1 g复合材料可以去除50~60 mg的钴离子。

其中，每升废水中，1 g复合材料至少可以去除5 mg的抗生素。

特别的，每升废水中，1 g复合材料可以去除5~7 mg的抗生素。

其中，每升废水中，1.6~1.8 g复合材料至少可以同时去除50 mg的钴离子以及5mg抗生素。

特别的，每升废水中，1.6~1.8 g复合材料至少可以同时去除50~60 mg的钴离子以及5~7 mg的抗生素。

其中，所述抗生素包括喹诺酮类、四环素类或磺胺类抗生素。如环丙沙星（CIP）、四环素和磺胺嘧啶等，所述的抗生素以可溶性水溶液形式存在。

其中，所述铁尾矿砂微粉和钢渣微粉分别由铁尾矿砂和钢渣通过球磨粉碎后过100目筛得到。

其中，铁尾矿砂为铁矿石磨细选取有用组分后所排放的固体废料，钢渣为转炉炼钢或熔化在电弧炉中的废料制钢的副产品。

其中，所述步骤（1）中只含钴离子时，步骤（3）的持续震荡时间为10~30 min。

其中，所述步骤（1）中含抗生素时，步骤（3）的持续震荡时间为5~10 h。

其中，所述步骤（1）中只含钴离子时，所述步骤（4）的无害化处理和回收处理过程为：分离得到的沉淀经烘干后，加入pH为1~2的盐酸或硫酸溶液，浸没固体，震荡混匀30min，固液分离；重复酸洗2~3次，烘干得到回收的复合材料。

其中，所述步骤（1）中只含抗生素时，分离得到的沉淀经烘干后，于100~200 ℃处理1h，冷却至室温，得到回收的复合材料。

其中，所述步骤（1）中包含钴离子和抗生素时，所述步骤（4）的无害化处理和回收处理过程为：

（a）分离得到的沉淀经烘干后，于100~200 ℃处理1 h，冷却至室温；

（b）向步骤（a）处理得到的固体中，加入pH为1~2的盐酸或硫酸溶液，浸没固体，震荡混匀30 min，固液分离；

（c）重复步骤（b）的酸洗及水洗过程各2~3次，烘干得到回收的复合材料。

本发明的有益效果在于：本发明的复合材料的原料主要为铁尾矿砂和钢渣，其固体废弃物，量大、廉价易得，用其对废水中钴离子和抗生素进行处理，相当于以废治废、变废为宝，显著降低处理成本。其次，用铁尾矿砂复合材料去除废水中钴离子，仅需10~30 min，处理抗生素也仅需5~10 h，快速、高效，而且沉淀易于分离。第三，回收钴离子后的复合材料可以进行循环利用。同时抗生素高温灭活后同样可以回收，避免二次污染。

本发明主要利用固体废弃物铁尾矿砂和钢渣加工制成废水中钴离子和抗生素去除复合材料，是一种以废治废的有效途径，在去除废水中钴离子和抗生素的同时，显著降低处理成本，并且原料廉价易得，操作简单，有广阔的应用前景。

具体实施方式

本发明提供实施例是为了详尽的且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。除非另有说明，此处使用的术语（包括科技术语）对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。

实施例1

一种铁尾矿砂复合材料，按重量份数计，由以下原料干化、球磨粉碎，过100目筛后混合而成：铁尾矿砂微粉65份和钢渣微粉35份。

其中铁尾矿砂来自于河北省邯郸市武安市，钢渣来自张家口市宣化的炼钢废尾渣，铁尾矿砂主要化学成分见表1。

表1 实施例1所用铁尾矿砂的主要化学成分

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实施例2

一种铁尾矿砂复合材料，按重量份数计，由以下原料干化、球磨粉碎，过100目筛后混合而成：铁尾矿砂微粉50份和钢渣微粉50份。

铁尾矿砂来源于河北省邢台市沙河市，钢渣来自张家口市宣化的炼钢废尾渣，铁尾矿砂主要化学成分见表。

表2 实施例2所用铁尾矿砂的主要化学成分

。

实施例3

一种铁尾矿砂复合材料，按重量份数计，由以下原料干化、球磨粉碎，过100目筛后混合而成：铁尾矿砂微粉40份和钢渣微粉60份。

铁尾矿砂来源于河北省保定市涞源县，钢渣来自张家口市宣化的炼钢废尾渣，铁尾矿砂主要化学成分见表3：

表3 实施例3所用铁尾矿砂的主要化学成分

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实施例4~12

配置不同浓度含钴离子（0~1000 mg/L）、抗生素（0~100 mg/L）及两者混合废水，每个容器中装量1 L，分别采用不同量和不同配置的铁尾矿砂复合材料处理废水，具体应用见表4。根据各实施例中钴离子和抗生素含量，适当添加一定量的复合材料，复合材料的添加量可参考其每g对溶液中钴的去除量≧50 mg，对抗生素的去除量≧5 mg，当废水中既包含钴离子又包含抗生素时，1.6g~1.8 g的复合材料可去除≧50 mg的钴离子以及≧5 mg的抗生素。在室温（10~35℃），复合材料添加到含钴离子和/或抗生素溶液后，持续震荡混匀10~30 min或者5~10 h，其中仅处理含钴离子废水10~30 min，处理含抗生素或两者混合废水5~10 h。结果由表4可知，复合材料对水体中钴离子和/或抗生素的去除率均大于95%。

表4 铁尾矿砂复合材料处理含钴和/或抗生素废水结果

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实施例13

将实施例7~9处理过钴离子和/或抗生素的复合材料沉淀或过滤，晾干或烘干。实施例7中，仅处理钴离子，在处理后的复合材料中，加入pH 1~2的盐酸或硫酸溶液，液体浸过固体2 cm左右，震荡混匀30 min，固液分离，固体再经水洗，重复酸洗和水洗2-3次，液体内的钴离子可以回收。实施例8中，处理抗生素的复合材料烘干后， 150 ℃处理1 h，抗生素失活，复合材料可以回收。实施例9中，处理钴离子和抗生素混合液体的复合材料可以先烘干，高温处理使抗生素失活（150 ℃处理1h）后，再用酸溶液处理回收钴离子。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于去除废水中钴离子和/或抗生素的方法，其特征在于，其包括如下步骤：

（1）先检测废水中含钴离子和/或抗生素的浓度；

（2）向废水中投加复合材料，室温振荡混匀；

（3）持续振荡10 min~10 h；

（4）离心或过滤，将沉淀分离，对沉淀进行进一步的无害化处理和回收处理；

所述复合材料包括40~65重量份铁尾矿砂微粉和35~60重量份的钢渣微粉混合而成。

2.根据权利要求1所述的一种用于去除废水中钴离子和/或抗生素的方法，其特征在于，每升废水中，1 g复合材料至少可以去除50 mg的钴离子或5 mg的抗生素。

3.根据权利要求1所述的一种用于去除废水中钴离子和/或抗生素的方法，其特征在于，每升废水中，1.6~1.8 g复合材料至少可以去除50 mg的钴离子以及5 mg抗生素。

4.根据权利要求1所述的一种用于去除废水中钴离子和/或抗生素的方法，其特征在于，所述抗生素包括喹诺酮类、四环素类或磺胺类抗生素。

5.根据权利要求1所述的一种用于去除废水中钴离子和/或抗生素的方法，其特征在于，所述铁尾矿砂微粉和钢渣微粉分别由铁尾矿砂和钢渣通过球磨粉碎后过100目筛得到。

6.根据权利要求1所述的一种用于去除废水中钴离子和/或抗生素的方法，其特征在于，所述步骤（1）中只含钴离子时，步骤（3）的持续震荡时间为10~30 min。

7.根据权利要求1所述的一种用于去除废水中钴离子和/或抗生素的方法，其特征在于，所述步骤（1）中含抗生素时，步骤（3）的持续震荡时间为5~10 h。

8.根据权利要求1所述的一种用于去除废水中钴离子和/或抗生素的方法，其特征在于，所述步骤（1）中只含钴离子时，所述步骤（4）的无害化处理和回收处理过程为：分离得到的沉淀经烘干后，加入pH为1~2的盐酸或硫酸溶液，浸没固体，震荡混匀30 min，固液分离；重复酸洗及水洗各2~3次，晾干或烘干回收复合材料。

9.根据权利要求1所述的一种用于去除废水中钴离子和/或抗生素的方法，其特征在于，所述步骤（1）中只含抗生素时，分离得到的沉淀经烘干后，于100 ~200 ℃处理1 h，冷却至室温，回收复合材料。

10.根据权利要求1所述的一种用于去除废水中钴离子和/或抗生素的方法，其特征在于，所述步骤（1）中包含钴离子和抗生素时，所述步骤（4）的无害化处理和回收处理过程为：

（a）分离得到的沉淀经烘干后，于100~200 ℃处理1h，冷却至室温；

（b）向步骤（a）处理得到的固体中，加入pH为1~2的盐酸或硫酸溶液，浸没固体，震荡混匀30 min，固液分离；

（c）重复步骤（b）的酸洗及水洗过程2~3次，烘干回收复合材料。