[发明专利]颗粒二氧化钛处理酸性废水中高浓度砷与镉的方法

说明书

本发明提出了一种利用颗粒二氧化钛处理酸性废水中高浓度砷与镉的方法。利用石灰乳和工业级NaOH将废水的pH调至7，然后使其连续通过填装有颗粒TiO₂的三个串联滤柱。经过连续三次吸附，最后排出水中的砷和镉浓度均达到国家污水排放标准。本发明方法可有效去除废水中的高浓度三价砷和重金属离子镉，吸附剂可重复利用，同时可以回收砷，整个工艺流程几乎不产生废渣，对环境友好的同时可产生经济效益。

技术领域

本发明涉及一种利用颗粒二氧化钛处理酸性废水中高浓度砷与镉的方法，属环境科学与技术领域。

技术背景

人为采矿等工业活动促进了含砷酸性废水的排放，其排放的污水中不仅含有高浓度砷，而且存在多种共存重金属离子，近年来对工业废水中砷及重金属的去除研究受到广泛关注。目前，国内外处理含砷废水的主要方法有沉淀法、吸附法、离子交换法、反渗透法及生物法等。沉淀法中常用的沉淀剂有硫化物、铁盐、铝盐、钙盐、石灰水等。其中应用最广泛的方法是高密度污泥法（HDS），该方法先利用钙化合物中和废水到一定pH值，然后加入铁盐来沉淀和吸附砷，从而达到去除废水中砷的目的。沉淀法工艺简单，操作方便，但处理成本较高，工艺运行不稳定，处理后的外排水中砷含量及共存重金属远不能达到工业水排放标准，而且该方法需要大量的沉淀剂，产生的大量含砷废渣无法利用，长期堆积容易造成二次污染。

吸附法作为一种经济有效的除砷方法目前已被广泛应用于砷的去除研究上，常见的吸附剂有铁铝氧化物、活性炭、功能树脂、稀土元素以及各种天然矿物等。纳米TiO₂因其具有较大的比表面积和较好的稳定性而对高砷污酸废水中的砷有很好的吸附去除效果。但使用纳米TiO₂处理工业废水时，存在的一个很大问题是粉末吸附剂不易回收，其再生效果差，而且使用后的吸附剂在环境中容易迁移，成为砷二次释放的潜在污染源。

发明内容

为了克服传统除砷工艺中砷二次释放的难点，本申请的发明人进行了反复的深入研究，从而提出了一个更为完整的处理酸性废水中高浓度砷与镉的方法，该方法能有效去除工业废水中的高浓度砷及镉，经处理后的外排液满足环境法规下的限制规定。本发明所使用的颗粒状吸附剂经过再生后可以循环使用，吸附剂再生过程中几乎不产生废渣，与其他处理工艺比较，沉渣量大大减小，通过进一步回收反洗脱附下来的砷，可产生经济效益。本发明的目的在于提供一种处理酸性废水中高浓度砷与镉的新方法。

通过下面的描述来阐明本发明的具体内容：

（1）本发明中使用的TiO₂吸附剂是申请人自主合成的颗粒TiO₂，尺寸为0.25～0.42mm，比表面积为196m²/g。将颗粒TiO₂填充三个连续串联的吸附柱，滤柱长16cm，直径为1.2cm，填装20g TiO₂颗粒。

（2）酸性废水原液的处理方法：酸性废水原液pH为1.4，含砷量为3310mg/L，含镉量为369mg/L。首先利用石灰乳将高砷酸性废水的pH调至4，过0.45μm的滤膜将其分离成固体和液体，分离后的液体加入工业级NaOH将其pH调至7，固液分离得到滤液。

（3）吸附方法：将（2）中滤液以上向流方式泵入吸附柱中进行连续吸附去除。设定流速为0.6mL/min，空床接触时间为30min。在每个柱子的出水处隔时取样并检测pH，在保证第三个柱子出水处的砷及镉浓度均达标的情况下，当第一个柱子达到吸附饱和时，停止滤柱实验，将柱子中的TiO₂颗粒转移至100mL聚四氟乙烯塑料瓶中进行反洗再生。