[发明专利]一种多级纳米凝胶光还原共沉淀回收重金属离子方法

说明书

本发明属于环境治理、资源回收技术领域，提供一种多级纳米凝胶光还原共沉淀回收重金属离子方法。尤其是针对含有六价铬的废水或废液，目前还原解毒方法存在成本高、操作复杂、容易带来二次污染和难以推广应用等一系列问题，本发明提出一种有机物为原料，利用不同分子量和线性和网状结构，协同作用形成水凝胶作为处理含有六价铬离子溶液，且可以沉淀与溶液分离出来。该法去除率高、操作简单。其特点是可以在自然光条件下和相对广泛的pH条件下，加入所制备的多级纳米凝胶到含有六价铬离子的溶液中，逐渐形成以共沉淀实现水溶液分离，该沉淀物是以三价铬为主的均匀稳定的有机复合物，有利于铬离子的回收与废水的深度处理。

技术领域

本发明属于环境治理、资源回收技术领域，具体涉及多级纳米凝胶光还原 共沉淀重金属离子的回收方法。

背景技术

金属铬是一种常见的重金属污染物，主要以六价铬(Cr(VI))和三价铬(Cr(III))的形式存在。其中，Cr(VI)多见于电镀厂、制革厂、冶炼厂、印染厂、颜料厂以 及纺织厂等工业废水中。Cr(VI)迁移性大、氧化性强、毒性高，属于三致物质(致 癌、致畸和致突)，若直接排放，会对人、畜和植物等造成严重危害。因此六价 铬是水质污染控制的一项重要指标，各国都制定了含铬废水排放标准，在2003 年，国家环保总局发布了《关于加强含铬危险废物污染防治的通知》，目的就在 于避免含铬废污染物对环境造成不良影响。我国已将含Cr(VI)的废物列为“危险 废物”名录，现行的废水排放标准(GB8978-1996)中，Cr(VI)的最高允许排放浓 度为0.5mg/L。

由于Cr(III)的毒性较Cr(VI)大大降低，且Cr(III)易沉淀去除，采用还原方 法将高毒的Cr(VI)转化成低毒的Cr(III)成了诸多含铬废水处理工艺中一个重要 环节。根据还原铬的方式不同，目前主要有化学还原法和生物还原法。化学还 原法是用亚硫酸钠、偏硫酸氢盐、硫酸亚铁或二氧化硫等化学还原剂将Cr(VI) 还原为Cr(III)，为提高还原速率，有时需要加热，导致能耗成本高。而且，反应 过程不易控制，还原效率不高，化学还原剂的加入容易带来大量二次污泥，整 个处理工艺流程冗长、复杂；采用二氧化硫等气体做还原剂的还原过程还需在 填料吸收塔等特定设备里进行，设备投资大，运行成本高。生物还原法是通过 细菌的生长繁殖，将含铬废水中的Cr(VI)还原为Cr(III)，此法须保证功能菌的生长状态良好，对功能菌-废水的配比也有严格要求。CN107540039A描述了一种 重金属铬盐的富集技术，利用丰富的生物质资源提供了一种利用生物纳米凝胶 作为萃取剂，与含盐废水构建新的双水相，用以萃取盐水中有害物质铬金属离 子的方法，但对于污染源Cr(VI)并没有起到解毒作用，且利用体系上相含有生 物质基作为还原剂，克服现有六价铬还原方法存在成本高、操作复杂、容易带 来二次污染和难以推广应用等一系列问题，开发一种成本低、去除率高、操作 简单易行、无二次污染的六价铬还原新技术，对水环境的污染治理、铬的资源 化再利用以及促进工业与环境的和谐发展都具有重要的战略意义。

发明内容

本发明的目的是克服上述问题的不足，将六价铬离子利用新型的双水相体 系进行富集，并将纳米凝胶作为还原剂用以与六价铬离子生成沉淀的解毒过程。 主要特点是绿色环保、价格低廉、反应速度快。纳米凝胶制备比较简单，取一 定量的生物胶体，如海藻酸钠、壳聚糖、桃胶等，将其放入容器中，加入少量 高聚物与适量水，混合搅拌均匀，制得稍显粘稠的溶液备用。光还原沉淀方法 是将富含纳米凝胶与六价铬离子的溶液，调节其pH值，在光照条件下，将六价 铬离子还原成三价铬离子，且与纳米凝胶共沉淀析出，实现了六价铬离子的解 毒和富集。

本发明的技术方案：

一种多级纳米凝胶光还原共沉淀回收重金属离子方法，步骤如下：

1)按照质量比为1：10：40将生物质、聚合物及水混合，制备生物纳米凝胶， 作为生物凝胶萃取相；以待处理的含铬高盐废水为水相，生物凝胶萃取相与水 相以体积比为1：1进行混合，构建新的双水相；多次萃取后控制杂质含量达到 回用或回收标准，即将六价铬富集至体系上相；