CN104310569A - 利用Cr(VI)/SO32-水处理氧化的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及Cr(VI)污水处理领域，特别涉及一种利用Cr(VI)/SO3 2-水处理氧化的方法，利用水体中存在的Cr(VI)以及外界添加的SO3 2-相互作用生成具有强氧化性的硫酸根自由基来氧化水体中存在的污染物。此外，向该体系中加入适量的草酸可大大促进氧化性自由基的生成效率且强化六价铬的还原。本发明的方法成本低，反应速度快，无二次污染，操作简单，具有广泛适用性，不但可以实现对有害污染物的去除，同时可以实现将剧毒性Cr(VI)还原为无毒无害的Cr(III)，实现含铬废水的经济化利用。

Description

利用Cr(VI)/SO32-水处理氧化的方法
技术领域
本发明涉及Cr(VI)污水处理领域，特别涉及一种利用Cr(VI)/SO3 2-水处理氧化的方法。
背景技术
铬是环境中常见的重金属之一，天然水体中很少含有铬，水体和土壤的重金属铬污染主要来自采矿、电镀、冶金、染料、制革、木材防护等生产过程含铬废水和废渣的随意排放。铬化合物在环境中主要有Cr(III)和Cr(VI)两种存在形式，若受到环境中温度、pH值、有机物等因素的影响，水体中的Cr(III)和Cr(VI)可以相互转化，其中Cr(VI)的生物毒性比Cr(III)毒性高100倍，是国际公认的3种致癌金属物之一，水中Cr(VI)含量大于0.5mg/L将危害人体健康。Cr(VI)在土壤和水溶液中容易迁移，它可通过大气、饮水、食物或接触侵入人体，引起皮肤糜烂、呼吸道感染、肝功能损伤甚至肺癌。
目前，国内外治理铬污染的方法较多，主要有化学处理法、离子交换法、电解法、吸附处理法、液膜分离法、生物化学法、超临界处理法、离子浮选法几种。但是这些方法效率较慢或者需要添加大量的化学试剂，成本高。此外，这些方法只是将Cr(VI)还原处理，未能实现将Cr(VI)废水的经济化利用。因此为了合理利用Cr(VI)在水体中的存在，增加其应用价值，我们需要开发出一种具有高经济价值的Cr(VI)处理手段。
发明内容
本发明克服上述不足，提供一种利用Cr(VI)/SO3 2-水处理氧化的方法，利用水体中存在的Cr(VI)以及外界添加的SO3 2-相互作用生成具有强氧化性的硫酸根自由基来氧化水体中存在的污染物。此外，向该体系中加入适量的草酸可大大促进氧化性自由基的生成效率且强化六价铬的还原。该方法不但可以实现对有害污染物的去除，同时可以实现将剧毒性Cr(VI)还原为无毒无害的Cr(III)，实现含铬废水的经济化利用。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种利用Cr(VI)/SO3 2-水处理氧化的方法，根据待处理液中含有的Cr(VI)以及污染物的浓度，通过调节废水溶液的pH值，添加适当亚硫酸盐，使SO3 2-/Cr(VI)摩尔比达到2-20，控制Cr(VI)与还原剂亚硫酸根之间电子转移速率，从而生成具有氧化活性的硫酸根自由基以及羟基自由基，实现在常温常压下将有害物质的降解或者氧化。同时，向该过程中加入适量的草酸可大大的促进该体系的氧化能力且强化Cr(VI)的还原。同时亚硫酸根转化为无毒无害的硫酸根，Cr(VI)得以还原成无害的Cr(III)。
优选的，所述的SO3 2-/Cr(VI)摩尔比为8-20。
优选的，所述的SO3 2-/Cr(VI)-摩尔比为8。
优选的，所述的pH范围为2-6。
优选的，所述的pH范围为4。
优选的，所述的草酸添加量与所述待处理废水中Cr(VI)的摩尔比值范围为2-20，草酸的添加可大大促进氧化性自由基的生成效率且强化六价铬的还原，且草酸的作用是其他具有羧基结构的小分子有机酸是无法替代的。
发明原理：
水体中的Cr(VI)是一种具有较高氧化性的剧毒性无机物，为了将其转化为毒性较小的三价铬本专利中的技术方案是向其溶液中加入亚硫酸根。传统的六价铬处理技术是利用还原剂亚硫酸盐在强酸条件下以1/2～3/2比例发生氧化还原反应，如公式(1,2)。
4CrO4 -+6NaHSO3+3H2SO4+8H+→2Cr2(SO4)3+3Na2SO4+10H2O  (1)
2CrO4 -+4HSO3 -+6H+→2Cr3++S2O6 2-+6H2O+2SO4 2-    (2)
与传统氧化还原不同的是本发明通过控制反应的pH来控制二者之间氧化还原反应的电子迁移速率，从而生成硫酸根自由基以及羟基自由基。这些自由基具有强氧化性，可氧化降解有机无机污染物。此外，适量草酸的加入可与六价铬以及铬的中间产物络合，其络合物亦可控制铬与亚硫酸根之间氧化还原反应的电子迁移速率，促进自由基的生成，同时强化六价铬的还原。因此，该过程可在处理含铬废水的同时实现将水体中有机物污染物得到降解，大大增加了含铬废水的应用价值。
本发明的有益效果：
(1)与现有技术相比，本发明的技术路线具有较好的经济价值，在处理含铬废水中的Cr(VI)的同时可利用该过程产生的自由基来氧化水体中含有的其他污染物。
(2)本发明的处理方法成本低，反应速度快，无二次污染，操作简单，具有广泛适用性。
附图说明
图1不同pH对罗丹明B的降解脱色效果的影响；
图2不同SO3 2-对罗丹明B的降解脱色效果的影响；
图3不同草酸加入量对Cr(VI)/SO3 2-体系氧化能力的影响；
图4不同草酸加入量对Cr(VI)/SO3 2-体系中Cr(VI)的还原效果影响。
具体实施方式
本发明的具体实施方式如下：
实施例1：
一种利用Cr(VI)/SO3 2-水处理氧化的方法，比较不同pH条件下的对该体系的氧化能力的影响，包括以下步骤：
(1)将待处理的含有0.2mM Cr(VI)废水溶液中加入15mg/L罗丹明B；
(2)调节溶液pH值分别为2,3,4,5,6；
(3)向溶液体系中加入1.6mM SO3 2-。
根据实验结果，如图1所示，在pH为2-6范围内，罗丹明B具有较高的脱色效率。由此可见，利用Cr(VI)/SO3 2-体系对有机物具有氧化作用。
实施例2：
一种利用Cr(VI)/SO3 2-水处理氧化的方法，比较不同SO3 2-对该体系氧化能力的影响，包括以下步骤：
(1)将待处理的含有0.2mM Cr(VI)废水溶液中加入15mg/L罗丹明B；
(2)调节溶液pH值为4.0；
(3)向溶液体系中分别加入SO3 2-0.4mM，0.8mM，1.6mM，3.2mM，4.0mM。
根据实验结果，如图2所示，SO3 2-浓度为1.6mM，罗丹明B的氧化效果最好，即SO3 2-/Cr(VI)的摩尔比为8的时候，处理效果最好。
实施例3：
一种利用Cr(VI)/SO3 2-水处理氧化的方法，比较不同草酸加入量对该体系氧化能力的影响，包括以下步骤：
(1)将待处理的含有0.2mM Cr(VI)废水溶液中加入15mg/L罗丹明B；
(2)加入SO3 2-浓度为1.6mM SO3 2-；
(3)调节溶液pH值为4.0；
(4)向溶液体系中分别加入草酸量为0mM，0.4mM，0.8mM，1.6mM，2.0mM，4.0mM。
根据实验结果，如图3所示，适量草酸的加入可强化Cr(VI)/SO3 2-体系的氧化能力。
实施例4：
一种利用Cr(VI)/SO3 2-水处理氧化的方法，比较不同草酸加入量对Cr(VI)还原效果的影响，包括以下步骤：
(1)将待处理的含有0.2mM Cr(VI)废水溶液中加入15mg/L罗丹明B；
(2)加入SO3 2-浓度为1.6mM；
(3)调节溶液pH值为4.0；
(4)向溶液体系中分别加入草酸量为0mM，0.4mM，0.8mM，1.6mM，2.0mM，4.0mM。
根据实验结果，如图4所示，适量草酸的加入可强化Cr(VI)的还原。

Claims (6)

1.一种利用Cr(VI)/SO3 2-水处理氧化的方法，其特征在于，将待处理的含有Cr(VI)的废水溶液调节pH值，添加亚硫酸盐，使SO3 2-/Cr(VI)摩尔比达到2-20；再加入一定量的草酸；亚硫酸根转化为硫酸根，Cr(VI)还原成无害的Cr(III)。
2.根据权利要求1所述的利用Cr(VI)/SO3 2-水处理氧化的方法，其特征在于，所述的SO3 2-/Cr(VI)摩尔比为8-20。
3.根据权利要求2所述的利用Cr(VI)/SO3 2-水处理氧化的方法，其特征在于，所述的SO3 2-/Cr(VI)-摩尔比为8。
4.根据权利要求1所述的利用Cr(VI)/SO3 2-水处理氧化的方法，其特征在于，所述的pH范围为2-6。
5.根据权利要求4所述的利用Cr(VI)/SO3 2-水处理氧化的方法，其特征在于，所述的pH为4。
6.根据权利要求1-5任一项所述的利用Cr(VI)/SO3 2-水处理氧化的方法，其特征在于所述的草酸添加量与所述待处理废水中Cr(VI)的摩尔比值范围为2-20。
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