[发明专利]一种用于去除废水中三价铬离子的复合纳米吸附剂及去除方法

说明书

技术领域

本发明属于污水处理技术领域，特别涉及一种用于去除三价铬离子的纳米吸附剂及去除方法。

背景技术

随着全球经济飞速发展和人口不断地增长，人类社会对水的需求量迅速增长。近几十年来，人类对淡水的消耗量逐年增加，由此产生大量的废水，无法循环利用，造成严重的水环境污染，影响水生生态系统的结构、功能和水资源的利用，使得世界上许多国家和地区出现水资源危机。其中随着人类对重金属的开采、冶炼、加工等生产活动的日益增多，各种工业生产过程中排出的含重金属离子不论是从数量上还是从种类上都大大增加，造成了不少重金属进入生态系统，引起了严重的环境污染和资源浪费。其处理难度和危害性而言属于难生物降解又有很大毒性的废水。众所周知，水体中的重金属离子可沿生物链被生物吸附和富集，在人体内积累并造成中毒。因此，重金属废水的治理一直是世界环保领域的重大课题，也是环保科研工作者们重点研究的对象。

目前，传统的重金属废水治理方法，存在成本高、效果不稳定的缺点。除了应用清洁生产和循环经济技术从源头上对重金属的使用和排放进行遏制之外，还需要更多地研究和发展新型天然吸附剂、重金属捕集剂和生物技术对重金属污染的治理，发挥它们成本低、效率高的优势，并加强多种治理技术的综合应用,寻找治理重金属污染新的有效途径。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：现有技术中，传统重金属废水治理方法，存在成本高、效果不稳定的缺点。

为解决这一技术问题，本发明采用的技术方案是：

本发明提供了一种三价铬离子复合吸附剂，复合吸附剂是由，纳米四氧化三铁与纳米单质颗粒，按质量比为7:3～3:7的比例配合而成，其中，纳米单质颗粒选自纳米镍、纳米钴、纳米铁颗粒中的一种或两种组成，纳米颗粒的直径20-25nm。

本发明还提供了一种利用上述复合吸附剂，吸附废水中三价铬离子的方法，具体操作为：调节三价铬离子初始浓度为5-50mg/L的废水的pH为4-6，在气动超声条件下，将复合纳米吸附剂以0.5-4g/L的量，投入到该废水中，20-25℃下反应5-60min，最后从溶液中分离出复合纳米吸附剂。

上述方法中，气动超声条件中，超声频率设为20-50kHz，超声波功率为20-1000W。

由于纳米吸附剂粒径小，表面活性高，在溶液中极易发生团聚，会使得三价铬离子的去除率降低，因此，在吸附过程中，采用气动超声装置，促使复合纳米吸附剂颗粒均匀地分散在溶液中；

为了更好地起到分散吸附剂的作用，吸附过程中，还可以向反应体系中加入分散剂，分散剂选自乙醇、聚乙二醇、丙三醇、环己醇、葡萄糖中的一种或两种混合有机物，分散剂与复合纳米吸附剂的质量比为0.1-1，

上述分散剂可以将羟基基团引入纳米四氧化三铁，及其他吸附剂颗粒表面，降低界面张力、分散剂吸附于粒子表面，吸附牢固，使粒子的有效半径增大，从而增强颗粒间斥力，从而能有效地防止粒子间的团聚。且这些分散剂有良好的溶解性、优异的高温稳定性和化学稳定性，易生物降解，环境相容性好。

本发明的有益效果是：

1、本发明使用的纳米吸附剂制备原料简单、容易获得、成本低，投加量小，去除率高，经一次处理后，可达到污水排放标准第一类污染物最高允许排放浓度，且不易造成二次污染；

2、本发明中去除废水中三价铬离子的工艺条件容易控制，去除废水中三价铬离子时可间歇式操作，也可连续式操作，在常温即可达到很高的去除率，克服了有些传统方法中需要的较高温度条件；

3、本发明采用的气动超声，可以有效的分散纳米四氧化三铁及其他的吸附剂颗粒，防止团聚；

4、本发明的处理方法可以将纳米吸附剂回收，不会造成二次污染，且被吸附的三价铬离子可以回收再利用。

附图说明

图1：溶液中，纳米四氧化三铁和纳米镍的浓度均为1g/L时，气动超声分散后悬浮液浓度随时间的变化关系。可以看出，气动超声后，悬浮液相当稳定．静置48h后，纳米吸附剂颗粒浓度仅降低8％，且下降速度非常缓慢。这说明气动超声在水中，能够打破纳米吸附剂颗粒的团聚，使之有效地分散。

具体实施方式

实施例1

对三价铬离子浓度为20mg/L的工业废水进行处理：