[发明专利]废水中Cr6+的处理方法及所用蒙脱石基纳米磁铁矿的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种废水中Cr⁶⁺的处理方法及所用蒙脱石基纳米磁铁矿吸附材料的制备方法。

背景技术

六价铬(Cr⁶⁺，或称Cr(VI))是一种高毒性重金属污染物。它主要产生于制革、冶金及电镀等行业所排放的工业废水之中。由于六价铬对环境安全和人体健康具有极大危害，我国在污水综合排放标准(GB8978-1996)中将六价铬列为第一类污染物，规定其排放浓度必须低于0.5mg/L。处理工业废水中的Cr⁶⁺受到了相关部门、科研机构和企业界的高度重视。常见的处理含Cr⁶⁺废水方法主要包括化学还原法、电解法、吸附法等，以化学还原法为主。该法采用化学还原剂将六价铬还原成低毒性的三价铬，然后用石灰、氢氧化钠等与其反应生成氢氧化铬沉淀并除去(国家环境保护局科技标准司编，《电镀污泥及铬渣资源化实用技术指南》，中国环境科学出版社，1997年9月第一版)。然而，化学还原法存在处置费用高、能耗大、流程复杂等缺点；且大量化学试剂的使用易引起二次污染，同时处理流程还产生大量沉淀污泥，难以回收处置(赵勇等，安全与环境学报，2003)。如中国专利93112702.5利用含铁粉和盐酸等的处理剂以及含氢氧化钠等化学试剂的凝集剂处理含铬废水，中国专利94101221.2利用三辛胺为主萃取剂，用二甲苯或煤油为稀释剂处理含铬废水，均存在化学试剂使用量大、处理流程繁杂等缺点。用吸附法处理含铬废水则是利用固体材料对废水中的六价铬进行吸附。该法的优势在于能够显著减少化学试剂的使用，降低处理成本。例如中国专利93101911.7提出用粉煤灰等硅酸盐材料吸附六价铬，中国专利200510021343.7利用改性膨润土除铬剂吸附六价铬。然而，吸附法处理含铬废水的不足在于其往往并不能将六价铬还原成低毒性的三价铬，因此所吸附的六价铬仍可能会重新脱附，从而造成二次污染。此外，固体材料吸附六价铬后所形成的含铬污泥需要通过压滤等方法加以回收，不够简便。

发明的内容

本发明的目的在于克服现有技术不能将六价铬还原成低毒性的三价铬，所吸附的六价铬仍可能会重新脱附，从而造成二次污染的不足，提出一种具有高效，简便，易回收沉淀等优点的含铬废水的处理方法。本发明的另一个目的是提供一种用于处理废水中Cr⁶⁺所用蒙脱石基纳米磁铁矿的制备方法。

本发明一种处理废水中Cr⁶⁺的方法，依次包括下列步骤：

1.将蒙脱石基纳米磁铁矿吸附材料加入到浓度为1~500mg/L、pH值为1~10的含六价铬废水中，吸附材料加入量按照吸附材料的质量/废水溶液的体积计为1g/100ml~1g/8ml，在常温下搅拌5分钟至2小时，然后静置15分钟至2小时；

2.用磁铁或者外加磁场回收吸附了六价铬后的蒙脱石基纳米磁铁矿吸附材料(分离后的清液直接排放)。

本发明一种用于处理废水中Cr⁶⁺的蒙脱石基纳米磁铁矿吸附材料的制备方法，依次包括下列步骤：

1)在室温条件下，按照摩尔比Fe³⁺/Fe²⁺＝1的比例混合同等浓度0.02~0.5mol/L的铁盐、亚铁盐水溶液；

2)加热上述混合液至50~80℃并保温，在搅拌条件下向混合液中缓慢滴加5％～20％的氨水溶液，至混合液pH值达到8~9时停止滴加，继续保温、搅拌1~2小时；

3)用过滤或者离心的方法对所形成的悬浊液进行固液分离；用水对沉淀进行多次漂洗-固液分离处理，直至滤液pH值呈中性后停止漂洗，获得磁铁矿湿沉淀；

4)在湿沉淀中加入0.01mol/L盐酸并搅拌均匀，盐酸加入量按照磁铁矿湿沉淀的质量/盐酸溶液的体积计为1g/50ml~1g/10ml，随后分离沉淀；在分离后的湿沉淀中添加去离子水，并充分搅拌，直到悬浊液的pH值达到4后停止，继续搅拌直到获得稳定的蓝黑色、半透明的磁铁矿水溶胶；

5)在水溶胶中加入蒙脱石，蒙脱石加入量按照蒙脱石质量/磁铁矿水溶胶的体积计为1g/100ml~1g/20ml，充分搅拌30-60分钟，然后进行固液分离；若分离出的液体仍为蓝黑色水溶胶，则在该水溶胶中继续按照上述比例添加蒙脱石粉末，并进行搅拌及固液分离；重复蒙脱石添加-搅拌-固液分离三过程，直到分离出的液体为无色清液为止；

6)将步骤5)中所获沉淀于40℃下真空干燥脱水并研磨粉碎。