一种快速处理六价铬的方法
一种快速处理六价铬的方法
[专利摘要] 一种六价铬废水处理方法,包括如下步骤:(1)以硝酸铝、硝酸镁、乳酸溶液、氢氧化钠溶液为合成原料,制备插层乳酸和阴离子的层状双氢氧化物;(2)将插层乳酸和阴离子的层状双氢氧化物剥离;(3)调节六价铬废水的pH值;然后将剥离后的插层乳酸和阴离子的层状双氢氧化物加入六价铬废水中,再次调节pH值;(4)将六价铬废水摇匀后,离心沉降处理剂;(5)达标后排放,否则返回步骤(2)循环处理,直至达标。该方法利用剥离后的层状双氢氧化物快速处理六价铬。剥离型层状双氢氧化物可增加其层间与水体中六价铬的接触面积,快速实现离子交换过程,达到快速吸附的目的,工艺简单,操作方便,处理成本低,效率高。
【专利说明】一种快速处理六价铬的方法
【技术领域】
本发明涉及一种快速处理水中六价铬的方法,属于六价铬处理技术领域。
【背景技术】
水环境中铬的存在形态主要有三价铬(Cr(III))和六价铬(Cr(VI))。Cr(III)毒性较小,易吸附于固体物质上并存在于沉积物中;Cr(VI)大多溶于水,性质稳定,其毒性比Cr(III)高100倍以上,是公认的致畸、致癌、致突变物质。Cr(VI)的化合物是电镀、冶金工业、铬铁矿选矿、印染、纺织生产等行业不可缺少的原料,用途十分广泛。由于Cr(VI)具有毒性较大、易在生物体内富集的特点,美国环保局将Cr(VI)列为必须优先控制的一级毒性污染物之一。我国《污水综合排放标准》(1996年)中对Cr(VI)的最高允许排放标准浓度为0.05mg/L。
目前,对于含Cr(VI)的工业废水,常用的处理方法有化学沉淀法、电化学沉淀法、离子交换树脂法和吸附法。化学沉淀法的缺点是消耗化学药剂过多,工艺繁琐复杂;电化学法的缺点是消耗钢材和电能过多,产生的污泥尚无妥善的处理方法;离子交换法的缺点是一次性投资较高,且当离子种类较多时,对铬的选择性较差;吸附法是利用多孔固体物质吸附水中的污染物,是处理废水的常用方法,具有操作简单,运行费用低廉的优点。工业应用中最常用的吸附剂是活性炭,其吸附容量大,对Cr(VI)有还原作用,但活性炭存在价格昂贵,达到吸附平衡时间长的缺点。近年来,在废水处理领域,很多新型吸附剂引起了大家的兴趣,如粘土矿物、有机聚合物等。其中,层状双氢氧化物(LDHs)由于其独特的化学性质和较高的离子交换容量而受到较多的关注。特别是对LDHs的剥离研究工作很多,LDHs粒子剥离后可以形成分散的纳米级单元芯片。这些纳米芯片带正电,具有二维性质,可以增加层间阴离子与水溶液中离子的接触面积,快速实现离子交换过程,具有广阔的应用前景。
【发明概要】
本发明针对现有六价铬废水处理技术的缺点和不足,提供了一种快速、低成本、高效的处理六价铬废水的方法。
本发明的处理六价铬废水的方法包括以下步骤:
(1)配制处理剂:
以硝酸铝、硝酸镁、乳酸溶液、氢氧化钠溶液为合成原料,其中镁和铝的摩尔比为3:1;将硝酸铝和硝酸镁混合,加入去离子水中溶解,形成混合溶液;向混合溶液中滴加乳酸溶液,同时滴加NaOH溶液调节体系pH值至9.8~10.2,边滴边搅拌,静置结晶;再将结晶产物离心、洗涤,干燥、研磨,即得白色粉末状处理剂,即为乳酸与阴离子插层的层状双氢氧化物;
(2)处理剂剥皮:
[0009] 将步骤(1)得到的处理剂分散于水中,加热搅拌,形成稳定的胶体溶液,使得插层有乳酸和阴离子的层状双氢氧化物被剥离;
剥离后的层状双氢氧化物可以增大其片层与水中六价铬的接触面积,快速实现离子交换过程,达到快速吸附的目的。
[0011] (3)将六价铬废水的pH值调节至2〜10 ;然后将步骤(2)制备的反萃剂(即形成的稳定胶体溶液、反萃后的乳酸和阴离子插层式双氢氧化物)以0.5g/L〜2.5g/L的用量加入六价铬废水中,加完处理剂后再次调节pH值至2〜10 ;
(4)将六价铬废水震荡2分钟至2小时,然后离心沉降处理剂;
(5)收集沉淀后的处理剂,处理后的水样进行六价铬浓度测定(采用二苯碳酰二肼分光光度法),达标后排放,否则返回步骤(2)进行循环处理,直至达标。
[0014] 步骤(1)中,所述乳酸溶液和氢氧化钠溶液的浓度均为1. 5-3mol/L。
步骤(2)中形成的胶体溶液中处理剂的浓度为3~10g/L。
所述步骤(2)中加热搅拌温度为55-65℃。
步骤(4)中震荡的振荡速度为150转/分~250转/分。
本发明采用廉价的硝酸镁、硝酸铝、氢氧化钠和乳酸制备层状双氢氧化物作为处理剂,利用剥离后的层状双氢氧化物快速处理六价铬,工艺简单,操作方便,处理成本低,效率高。
【专利图】
【附图说明】
图1是乳酸和阴离子插层的层状双氢氧化物剥离前后的XRD光谱。
[0020] 图2为乳酸和阴离子插层层状双氢氧化物吸附六价铬前后的FT-IR光谱。
图3为实施例2中六价铬去除率示意图。
图4为实施例4六价铬吸附示意图。
【具体实施方法】
[0021] 实施例1
首先制备处理剂(乳酸和阴离子插层层状双氢氧化物),具体过程如下:
按Mg/Al摩尔比3:1的比例称取一定量的Mg(NO3)6H2O和Al(NO3)9H2O,加入去离子水溶解,使总阳离子浓度为1mol/L。将此溶液缓慢滴加到预先配置好的1.5-3mol/L(优选2mol/L)乳酸溶液中,同时滴加1.5-3mol/L(优选2mol/L)NaOH溶液,使体系pH值保持在10±0.2,混合溶液温度保持在28℃-32℃(优选稳定在30℃),同时剧烈搅拌。滴加完毕后,保持28℃-32℃(优选稳定在30℃)继续搅拌20小时,静置4小时。将结晶产物离心洗涤3-5次至上清液微浑浊,所得白色浆液一部分留作备用,另一部分在55℃-65℃(优选60℃)真空干燥后研磨,得到白色粉末供表征。所得产物为乳酸与阴离子插层的层状双氢氧化物,最终分子式为[tl 26(OH)2] ()tl 26 ·0.61H20。
乳酸与阴离子插层的层状双氢氧化物的剥离:将上述步骤得到的白色浆体分散于一定量的水中,使处理剂浓度为3-10g/L(优选5g/L),然后在60℃下加热搅拌至近乎透明,然后静置并稳定存在,形成稳定的胶体溶液,表明乳酸与阴离子插层的层状双氢氧化物被剥离。图1为乳酸与阴离子插层的层状双氢氧化物剥离前后的XRD谱图。剥离后的层状双氢氧化物可以增加其片层与水体中六价铬阴离子的接触面积,快速实现离子交换过程,达到快速吸附的目的。
[0027] 取废水中六价铬浓度为/L的废水样品,将浓度为5g/L的乳酸和阴离子插层式层状双氢氧化物以及去离子水加入到反应容器中,使得初始六价铬浓度为100mg/L,处理剂浓度为2g/L,设定温度为298K,通过pH调节剂(pH调节剂为氢氧化钠或硝酸,配制成浓度为0. lmol/L的NaOH溶液和浓度为0. lmol/L的HNO3溶液)调节体系的pH值为2. 0、3. 0、4. 0、5. 0、6. 0、7. 0、8. 0、9. 0、10. 0。反应过程中摇床转速维持在200 rpm(150~250 rpm 之间可调)反应30 min,离心15 min。取上清液进行水质分析,测定在pH=6.0时六价铬去除率可达98.78%,水质稳定。处理剂吸附六价铬前后的FT-IR光谱如图2所示。
本实施例的结果如下表所示。
[0029]
【权利要求】
1.一种快速处理六价铬的方法,其特征在于包括如下步骤: (1)制备处理剂:以硝酸铝、硝酸镁、乳酸溶液和氢氧化钠溶液为合成原料,其中镁和铝的摩尔比为3:1,将硝酸铝和硝酸镁混合,加入去离子水溶解,配制成混合溶液;向混合溶液中滴加乳酸溶液和NaOH溶液,使体系的pH值为9.8~10.2,边加边搅拌,然后静置结晶;再将结晶产物离心、洗涤,干燥、研磨,即得白色粉末状处理剂,即为乳酸与阴离子插层的层状双氢氧化物; (2)处理剂的反萃取:将步骤(1)得到的处理剂分散于水中,加热搅拌,形成稳定的胶体溶液,使乳酸与阴离子插层的层状双氢氧化物被反萃取; (3)调节六价铬废水pH值至2~10;然后加入0.5g/L~2.5g/L步骤(2)配制的剥离剂,加完药剂后再次调节pH值至2~10;(4)将六价铬废水震荡2分钟~2小时后离心沉降;(5)收集沉降后的药剂,测定处理后水样六价铬浓度,水样达标后排放,否则返回步骤(2)循环处理,直至达标。
2.根据权利要求1所述的快速处理六价铬的方法,其特征在于步骤(1)中所述乳酸溶液和氢氧化钠溶液的浓度均为1. 5-3mol/L。
3.根据权利要求1所述的快速处理六价铬的方法,其特征在于:步骤(2)中形成的胶体溶液中处理剂的浓度为3-10g/L。
4.根据权利要求1所述的快速处理六价铬的方法,其特征在于步骤(2)中加热搅拌温度为55-65℃。
5.根据权利要求1所述的快速处理六价铬的方法,其特征在于步骤(4)中摇晃速度为至。
【文件编号】C02F9/
【公开日】2015年4月1日 申请日:2014年12月9日 优先权日:2014年12月9日
【发明人】李玉江、张波、吴涛、孙德军申请人:山东大学