CN101503240A - 铁基化合物修复受Cr(VI)/As(V)复合污染地下水的方法 - Google Patents

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Abstract

铁基化合物修复受Cr(VI)/As(V)复合污染地下水的方法，它涉及修复地下水的方法。本发明解决了利用零价铁修复地下水过程中由于Cr(VI)的存在会大大降低零价铁对As(V)的去除率的问题。本发明采用Fe0和铁氧化物的混合物作为渗透反应墙的墙体材料，或者单独投加Fe(II)，或者投加Fe(II)和氧化剂来修复受Cr(VI)/As(V)复合污染地下水。本发明的方法均具有工艺简单、操作管理简便、所用化学药品易得价廉、运行成本低，及As(V)和Cr(VI)的去除率高的优点；本发明的方法对As(V)的去除率为80％～98.8％，Cr(VI)的去除率为90％～99.8％。

Description

铁基化合物修复受Cr(VI)/As(V)复合污染地下水的方法
技术领域
本发明涉及修复地下水的方法。
背景技术
地下水铬或砷污染对环境的危害和人类健康的影响已经引起了人们的广泛关注。以零价铁修复铬或砷污染的地下水，是近20年来新兴的地下水原位修复技术。零价铁修复受Cr(VI)污染的地下水主要利用零价铁的还原能力，Cr(VI)被零价铁还原后会沉积在零价铁表面，而零价铁修复受As(V)污染的地下水时，主要利用零价铁腐蚀产物的吸附和共沉淀作用。然而当As(V)和Cr(VI)共存时，As(V)的存在虽然对零价铁降解Cr(VI)的速率影响不大，但由于Cr(VI)的存在，Cr(VI)被零价铁还原为Cr(OH)3，Cr(OH)3沉积在零价铁表面会占据吸附位，导致零价铁对As(V)的去除率降低28％～61％。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是利用零价铁修复地下水过程中由于Cr(VI)的存在会大大降低零价铁对As(V)的去除率的问题；而提供了铁基化合物修复受Cr(VI)/As(V)复合污染地下水的方法。
本发明中铁基化合物修复受Cr(VI)/As(V)复合污染地下水的方法是采用渗透反应墙来处理受Cr(VI)/As(V)复合污染的地下水，其中渗透反应墙的墙体材料为Fe0和铁氧化物的混合物，Fe0和铁氧化物的质量比为1:0.04～0.2。所述的铁氧化物是α-FeOOH、β-FeOOH、γ-FeOOH及颗粒氢氧化铁中的一种或其中几种的混合。
本发明中铁基化合物修复受Cr(VI)/As(V)复合污染地下水的方法还可以是向受Cr(VI)/As(V)复合污染的地下水中加入Fe(II)即可，地下水中Cr(VI)与As(V)的摩尔比大于1，Fe(II)与Cr(VI)的摩尔比保持在2～7:1。所述的Fe(II)可由氯化亚铁或硫酸亚铁提供。
本发明中铁基化合物修复受Cr(VI)/As(V)复合污染地下水的方法还可以是向受Cr(VI)/As(V)复合污染的地下水中加入Fe(II)，在加入Fe(II)1小时后再加入氧化剂，地下水中Cr(VI)与As(V)的摩尔比小于1，Fe(II)与As(V)的摩尔比保持在3～10:1，氧化剂与Fe(II)的摩尔比为0.2～2:1。所述的Fe(II)可由氯化亚铁或硫酸亚铁提供。所述的氧化剂为高锰酸钾、过氧化氢、臭氧或次氯酸钠。
本发明的方法均具有工艺简单、操作管理简便、所用化学药品易得价廉、运行成本低，及As(V)和Cr(VI)的去除率高的优点；本发明的方法对As(V)的去除率为80％～95％，Cr(VI)的去除率为90％～99.8％。
附图说明
图1是具体实施方式十八对Cr(VI)/As(V)去除效果图，图中-●-表示Cr(VI)的去除率曲线，-○-表示As(V)的去除率曲线。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。
具体实施方式一：本实施方式中铁基化合物修复受Cr(VI)/As(V)复合污染地下水的方法是采用渗透反应墙来处理受Cr(VI)/As(V)复合污染的地下水，其中渗透反应墙的墙体材料为Fe0和铁氧化物的混合物，Fe0和铁氧化物的质量比为1:0.04～0.2。
本实施方式中As(V)的去除率为80％～95％，Cr(VI)的去除率为90％～99.8％。
本方法中添加铁氧化物，不仅可以大大提高对As(V)的吸附固定能力，而且还可以缓解由于As(V)的存在引起的Fe0降解Cr(VI)速率降低的问题。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：Fe0和铁氧化物的质量比为1:0.05～0.1。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。
本实施方式中As(V)的去除率为80％～93％，Cr(VI)的去除率为90％～98％。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一不同的是：Fe0和铁氧化物的质量比为1:0.06。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。
本实施方式中As(V)的去除率为89％，Cr(VI)的去除率为95％。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一不同的是：Fe0和铁氧化物的质量比为1:0.08。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。
本实施方式中As(V)的去除率为92％，Cr(VI)的去除率为98％。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一、二、三或四不同的是：铁氧化物是α-FeOOH、β-FeOOH、γ-FeOOH及颗粒氢氧化铁中的一种或其中几种的混合。其它步骤及参数与具体实施方式一、二、三或四相同。
本实施方式中铁氧化物为混合物时，各种铁氧化物之间按任意比混合。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一不同的是：铁氧化物为α-FeOOH。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。
本实施方式中As(V)和Cr(VI)的去除率均可以达到80％～99％。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一不同的是：铁氧化物为β-FeOOH。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。
本实施方式中As(V)的去除率为80％～94％，Cr(VI)的去除率为90％～99.7％。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一不同的是：铁氧化物为β-FeOOH和γ-FeOOH混合物，β-FeOOH和γ-FeOOH的质量比为0.5～2∶1。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。
本实施方式中As(V)的去除率为93.8％，Cr(VI)的去除率为99.5％。
具体实施方式九：本实施方式中铁基化合物修复受Cr(VI)/As(V)复合污染地下水的方法是向受Cr(VI)/As(V)复合污染的地下水中加入Fe(II)即可，地下水中Cr(VI)与As(V)的摩尔比大于1，Fe(II)与Cr(VI)的摩尔比保持在2～7∶1。
本实施方式中As(V)的去除率为80％～95％，Cr(VI)的去除率为95％～99.8％。本实施方式中Fe(II)将Cr(VI)还原为Cr(III)，同时Fe(II)被氧化成Fe(III)，Cr(III)和Fe(III)分别以Cr(OH)3和Fe(OH)3的形式或CrxFey(OH)x+y的形式沉淀下来，在此过程中As(V)被吸附或共沉淀去除。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式九不同的是：Fe(II)与Cr(VI)的摩尔比保持在3:1。其它步骤及参数与具体实施方式九相同。
本实施方式中As(V)的去除率为85％，Cr(VI)的去除率为99％。
具体实施方式十一：本实施方式与具体实施方式九不同的是：Fe(II)与Cr(VI)的摩尔比保持在4:1。其它步骤及参数与具体实施方式九相同。
本实施方式中As(V)的去除率为88％，Cr(VI)的去除率为99.5％。
具体实施方式十二：本实施方式与具体实施方式九、十或十一不同的是：所述的Fe(II)由氯化亚铁或硫酸亚铁提供。其它步骤及参数与具体实施方式九、十或十一相同。
具体实施方式十三：本实施方式铁基化合物修复受Cr(VI)/As(V)复合污染地下水的方法是向受Cr(VI)/As(V)复合污染的地下水中加入Fe(II)，在加入Fe(II)1小时后再加入氧化剂，地下水中Cr(VI)与As(V)的摩尔比小于1，Fe(II)与As(V)的摩尔比保持在3～10:1，氧化剂与Fe(II)的摩尔比为0.2～2:1。
本实施方式中As(V)的去除率为85％～98.8％，Cr(VI)的去除率为90％～99.8％。
本实施方式中Fe(II)将Cr(VI)还原为Cr(III)，同时Fe(II)被氧化成Fe(III)，Cr(III)和Fe(III)分别以Cr(OH)3和Fe(OH)3的形式沉淀下来，在此过程中As(V)被同步去除。氧化剂将未被Cr(VI)氧化的Fe(II)变成Fe(III)，提高Fe(II)的利用率和除As(V)效率。
具体实施方式十四：本实施方式与具体实施方式十三不同的是：Fe(II)与As(V)的摩尔比保持在4～8:1。其它步骤及参数与具体实施方式十三相同。
本实施方式中As(V)的去除率为85％～95％，Cr(VI)的去除率为95％～99.8％。
具体实施方式十五：本实施方式与具体实施方式十三不同的是：Fe(II)与As(V)的摩尔比保持在6:1。其它步骤及参数与具体实施方式十三相同。
本实施方式中As(V)的去除率为91％，Cr(VI)的去除率为99.6％。
具体实施方式十六：本实施方式与具体实施方式十三、十四或十五不同的是：所述的Fe(II)由氯化亚铁或硫酸亚铁提供。其它步骤及参数与具体实施方式十三、十四或十五相同。
具体实施方式十七：本实施方式与具体实施方式十三、十四、十五或十六不同的是：所述的氧化剂为高锰酸钾、过氧化氢、臭氧或次氯酸钠。其它步骤及参数与具体实施方式十三、十四、十五或十六相同。
具体实施方式十八：本实施方式中铁基化合物修复受Cr(VI)/As(V)复合污染地下水的方法是向受Cr(VI)/As(V)复合污染的地下水中加入Fe(II)即可，其中Cr(VI)的浓度为10μmol/L，As(V)的浓度为10μmol/L，Fe(II)与Cr(VI)的摩尔比保持在4.5:1。
本实施方式中As(V)的去除率与Cr(VI)的去除率如图1所示。

Claims (10)

1、铁基化合物修复受Cr(VI)/As(V)复合污染地下水的方法，它是采用渗透反应墙来处理受Cr(VI)/As(V)复合污染的地下水，其特征在于渗透反应墙的墙体材料为Fe0和铁氧化物的混合物，Fe0和铁氧化物的质量比为1:0.04～0.2。
2、根据权利要求1所述的铁基化合物修复受Cr(VI)/As(V)复合污染地下水的方法，其特征在于Fe0和铁氧化物的质量比为1:0.05～0.1。
3、根据权利要求1或2所述的铁基化合物修复受Cr(VI)/As(V)复合污染地下水的方法，其特征在于所述的铁氧化物是α-FeOOH、β-FeOOH、γ-FeOOH及颗粒氢氧化铁中的一种或其中几种的混合。
4、铁基化合物修复受Cr(VI)/As(V)复合污染地下水的方法，其特征在于铁基化合物修复受Cr(VI)/As(V)复合污染地下水的方法是向受Cr(VI)/As(V)复合污染的地下水中加入Fe(II)即可，地下水中Cr(VI)与As(V)的摩尔比大于1，Fe(II)与Cr(VI)的摩尔比保持在2～7:1。
5、根据权利要求4所述的铁基化合物修复受Cr(VI)/As(V)复合污染地下水的方法，其特征在于Fe(II)与Cr(VI)的摩尔比保持在3～4:1。
6、根据权利要求4或5所述的铁基化合物修复受Cr(VI)/As(V)复合污染地下水的方法，其特征在于所述的Fe(II)由氯化亚铁或硫酸亚铁提供。
7、铁基化合物修复受Cr(VI)/As(V)复合污染地下水的方法，其特征在于铁基化合物修复受Cr(VI)/As(V)复合污染地下水的方法是向受Cr(VI)/As(V)复合污染的地下水中加入Fe(II)，在加入Fe(II)1小时后再加入氧化剂，地下水中Cr(VI)与As(V)的摩尔比小于1，Fe(II)与As(V)的摩尔比保持在3～10:1，氧化剂与Fe(II)的摩尔比为0.2～2:1。
8、根据权利要求7所述的铁基化合物修复受Cr(VI)/As(V)复合污染地下水的方法，其特征在于Fe(II)与As(V)的摩尔比保持在4～8:1。
9、根据权利要求7或8所述的铁基化合物修复受Cr(VI)/As(V)复合污染地下水的方法，其特征在于所述的Fe(II)由氯化亚铁或硫酸亚铁提供。
10、根据权利要求7或8所述的铁基化合物修复受Cr(VI)/As(V)复合污染地下水的方法，其特征在于所述的氧化剂为高锰酸钾、过氧化氢、臭氧或次氯酸钠。
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