CN103962092B - 一种改性火山石吸附剂及电镀废水处理方法 - Google Patents

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本发明涉及到一种改性火山石吸附剂及电镀废水处理方法，其特征在于该吸附剂的制备方法如下：将火山石粉末和对甲苯磺酸按加入到甲苯中，在室温下以200-300rpm下搅拌10-14小时；然后升温至55-65℃，再以8-12mL/分钟的速度加入180-220ml正硅酸乙酯，继续搅拌至溶液变为固相；用蒸馏水洗涤固相至质量不变，在100-120℃干燥1.5-2.5小时，得到改性火山石凝胶；将2-氯甲基吡啶、改性火山石凝胶和甲醇混合，在60-70℃、200-300rpm下搅拌18-22小时后得到琥珀色颗粒，用蒸馏水洗涤该琥珀色颗粒至质量不变，在55-65℃干燥至质量不变，研磨，过筛80-100目，得到改性火山石吸附剂。本改性火山石吸附剂制造成本低，改性方法简单可行，改性后的吸附剂对电镀废水中铬的吸附率达到99％以上，且效率高、处理效果稳定。

Description

一种改性火山石吸附剂及电镀废水处理方法
技术领域
本发明涉及废水处理用吸附剂及电镀废水处理方法，具体指一种改性火山石吸附剂及电镀废水处理方法。
背景技术
电镀废水中含有许多重金属离子，例如铬、铁、锌、镉、铅、铜、镍等，由于这些离子难以降解和破坏，排放于环境，能在鱼类及其它水生生物体内以及农作物组织内富集，通过饮用水和食物链的作用，对人类产生更广泛和更严重的危害。因此，电镀废水需要处理后才能排放。
目前对电镀重金属废水的处理方法主要有化学还原沉淀法、离子交换法、电化学还原法和蒸发回收法等，最常用的为仍为化学还原沉淀法，但用此法处理废水不仅处理工艺复杂、自动化程度低、处理成本高，而且会产生大量的含重金属的污泥，这些污泥在没有严格的防雨、防渗的条件下，易造成二次污染。为了克服常规电镀废水中存在缺点，各国废水处理方面的专家对电镀重金属废水的处理方法作了大量研究，下面简要介绍几种最近推出的新技术，以供参考。麸皮净化电镀废水新技术：麸皮是面粉加工过程中产生的一种废料，利用这种生产废料作为吸附剂，净化电镀工业生产过程中产生的含有大量金属的废水，但吸附效率不是很高；微生物治理电镀废水新技术：该技术是从电镀污泥和废水中分离获得的除去金属的高效复合功能菌处理电镀废水，污泥量极少，无二次污染处理后的水质优于国家和国际的污水排放标准，但处理成本高、效果不稳定。因此目前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，还没有行业认可的处理电镀废水中重金属的理想方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状提供一种成本低、效率高且处理效果稳定的用于吸附电镀废水中重金属铬的改性火山石吸附剂。
本发明所要解决的另一个技术问题是提供一种能够有效吸附铬离子且成本低、效率高、处理效果稳定的电镀废水处理方法。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：该改性火山石吸附剂，其特征在于该吸附剂的制备方法如下：
将火山石粉末和对甲苯磺酸按35-45：1的重量比加入到甲苯中，甲苯的用量以刚好浸没火山石粉末为准；在室温下以200-300rpm下搅拌10-14小时；然后升温至55-65℃，以8-12mL/分钟的速度加入180-220mL正硅酸乙酯，继续搅拌至溶液变为固相；用蒸馏水洗涤固相至质量不变，在100-120℃干燥1.5-2.5小时，得到改性火山石凝胶；
将2-氯甲基吡啶、改性火山石凝胶和甲醇按1:1:3的重量比混合，在60-70℃、200-300rpm下搅拌18-22小时后得到琥珀色颗粒，用蒸馏水洗涤该琥珀色颗粒至质量不变，在55-65℃干燥至质量不变，研磨，过筛80-100目，得到改性火山石吸附剂。
使用上述改性火山石吸附剂进行电镀废水的处理方法，其特征在于包括下述步骤：
将所述的改性火山石吸附剂放入到电镀废水中，改性火山石吸附剂与废水的比例为(0.5-1.5)g：1000mL；调节废水的pH值为6.0-7.0，在20-30℃、200-250rpm搅拌速率下吸附3-5小时。
与现有技术相比，本发明提供了一种全新的改性火山石吸附剂，该吸附剂制造成本低，改性方法简单可行，改性后的吸附剂对电镀废水中铬的吸附率达到99％以上，且效率高、处理效果稳定。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1
一、制备改性吸附剂
将天然火山石粉末105g、2.6g对甲苯磺酸加入到1000ml三口烧瓶中，再加入甲苯，甲苯的用量以刚好浸没火山石粉末颗粒为准，室温下以200rpm搅拌12小时；升温至60℃，以10mL/分钟的速度加入200ml正硅酸乙酯，进行溶胶凝胶化反应，继续搅拌至溶液变为固相，用蒸馏水洗涤固相至质量不变，在110℃干燥2小时，得到改性火山石凝胶。
将50g 2-氯甲基吡啶、50g改性火山石凝胶和150g甲醇放置在一个反应器中，在65℃、200rpm下搅拌20小时，得到琥珀色颗粒。用蒸馏水洗涤琥珀色颗粒至质量不变，然后在60℃下干燥至质量不变，研磨后过筛80-100目，得到最终产品改性火山石吸附剂，放入棕色小瓶中备用。
二、电镀废水处理
取上述改性火山石吸附剂、现有技术中的麸皮、膨润土、离子交换树脂和活性生物污泥吸附剂各0.5g，分别加入到100ml镀锌镀铬混合废水中，调节PH值为6.0，在20-30℃水浴中以220rpm的速率搅拌4小时。反应后溶液经离心，取上清液放入小试管中，在岛津AA-6200原子分光光度计进行分析检测，测得上清液中铬含量。
计算铬的吸附率。
铬吸附率＝(1-上清液中铬浓度)/电镀废水中铬的原始浓度×100％。
各种吸附剂的吸附结果如表1所示。
表1
吸附剂 铬吸附率，％
未改性天然火山石 76.3
麸皮 66.9
膨润土 65.5
离子交换树脂 69.2
活性生物污泥 70.6
改性火山石吸附剂 99.7
由表1可以看出，实施例1制备的改性火山石吸附剂能够有效吸附电镀废水中的重金属铬离子，去除率达到99％以上；而现有技术中的其它吸附剂的吸附率最高只有70.6％。
实施例2
取0.1g、0.3g、0.5g、1.0、1.5g、2.0g实施例1中的改性火山石吸附剂分别加入到100mL镀锌镀铬混合废水中，调节pH值为6.0，在室温下以220rpm的速率搅拌4小时，抽滤，去滤渣，在岛津AA-6200原子分光光度计进行分析检测，测得重金属铬含量。计算吸附率，结果如表2所示。
表2
吸附剂用量(g) 铬吸附率，％
0.1 99.52
0.3 99.69
0.5 99.73
1.0 100.00
1.5 100.00
2.0 100.00
由表2可以看出，吸附剂与电镀废水的用量比在0.3-0.5g：100mL，既能够得到好的处理效果，同时吸附剂的用量也比较经济。
实施例3
取实施例1制备的改性火山石吸附剂0.5g与100ml镀锌镀铬混合废水混合，共五份，分别调节PH值为3.0、5.0、6.0、7.0、8.0、9.0，在25℃下以220rpm搅拌4小时；反应后溶液经离心，取上清液放入小试管中，在岛津AA-6200原子分光光度计进行分析检测，测得重金属铬含量。吸附率计算结果如表3所示。
表3
pH值 铬吸附率，％
3.0 96.53
5.0 97.55
6.0 99.73
7.0 98.59
8.0 97.62
9.0 96.73
由表3可以看出，pH从酸性到碱性的变化过程中，在pH值为6.0-7.0时吸附效果最好。
实施例4
取实施例1制备的改性火山石吸附剂0.5g与100ml镀锌废水混合，调节PH值为6.0，25℃下以220rpm搅拌4小时；反应后溶液经离心，取上清液放入小试管中，在岛津AA-6200原子分光光度计进行分析检测，废水中各重金属离子含量变化如表4所示。
表4
Pb Cr Ni Cu Zn
电镀废水Ⅱ(mg/L) 183 67.5 7.8 24 172
处理后(mg/L) 101 0.1 4.2 16.3 121.0
实施例5
取实施例1制备的改性火山石吸附剂2.0g与100ml镀铬废水混合，调节PH值为6.0，在25℃、220rpm下搅拌4小时；反应后溶液经离心，取上清液放入小试管中，在岛津AA-6200原子分光光度计进行分析检测。电镀废水中重金属离子吸附前、后的浓度如表5所示。
表5
Fe Cr Ni Cu Cd
电镀废水Ⅱ(mg/L) 153 269.8 4.5 2.4 1.2
处理后(mg/L) 95 0.3 1.6 1.5 0.3
由表4和表5可以看出，本发明提供的改性火山石吸附剂不仅对电镀废水中的铬离子具有很好的吸附作用，对废水中的铁、铅、镍、铜、锌等重金属离子也具有一定的吸附作用。尤其是吸附后的铬离子含量小于0.30mg/L，符合国家标准，可以直接排放。

Claims (2)

1.一种改性火山石吸附剂，其特征在于该吸附剂的制备方法如下：
将火山石粉末和对甲苯磺酸按35-45：1的重量比加入到甲苯中，甲苯的用量以刚好浸没火山石粉末为准；在室温下以200-300rpm下搅拌10-14小时；然后升温至55-65℃，再以8-12mL/分钟的速度加入180-220ml正硅酸乙酯，继续搅拌至溶液变为固相；用蒸馏水洗涤固相至质量不变，在100-120℃干燥1.5-2.5小时，得到改性火山石凝胶；
将2-氯甲基吡啶、改性火山石凝胶和甲醇按1:1:3的重量比混合，在60-70℃、200-300rpm下搅拌18-22小时后得到琥珀色颗粒，用蒸馏水洗涤该琥珀色颗粒至质量不变，在55-65℃干燥至质量不变，研磨，过筛80-100目，得到改性火山石吸附剂。
2.使用如权利要求1所述的改性火山石吸附剂进行电镀废水处理方法，其特征在于包括下述步骤：
将所述的改性火山石吸附剂放入到电镀废水中，改性火山石吸附剂与废水的比例为(0.5-1.5)g：1000mL；调节废水的pH值为6.0-7.0，在20-30℃下、以220rpm的速率搅拌吸附3-5小时。
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