CN105948204A - 一种富含砷离子和重金属离子废水的处理药剂及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种富含砷离子和重金属离子废水的处理药剂及制备方法，该药剂是由聚硅酸氯化铁、硅酸钠、硫酸亚铁、双氧水混合形成的具有强氧化性的高分子铁盐，其中各组分按照质量份数计分别为：聚硅酸氯化铁90~110份、硅酸钠0.5~1.5份、硫酸亚铁3~8份、双氧水0.2~0.8份；本发明提供的处理药剂富含氧化性非常强的羟基自由基，是药剂本身具有非常强的氧化性，能够有效氧化废水中As离子使其由三价砷变为更容易沉淀的五价砷，形成沉淀物更稳定；药剂中不仅富含大量的三价铁而且含有大量的硅酸，硅酸有很好的吸附架桥功能，大大增强了三价铁离子的架桥、网捕作用，使絮凝性更强，可以有效捕获重金属，不仅大幅提高砷的去除率，而且形成的矾花大而密实，沉降快，沉淀物稳定性高。

Description

一种富含砷离子和重金属离子废水的处理药剂及制备方法

技术领域

本发明涉及废水处理技术领域，具体的说是一种富含砷离子和重金属离子废水的处理药剂及制备方法。

背景技术

铜、锡、铅锌等冶炼生产过程中，产生了大量富含砷离子和重金属离子的废水，而砷是一种具有很强毒性的致癌物质，人体能承受机型中毒剂量为0.07～０.2g，最大致死量为0.1～0.3，我国水环境保护法律法规中都严格规定了砷的排放标准，要求生活水、地表水以及各类工业污废水进入水体前必须达到国家污水综合排放标准 (GB8978一1996)和地表水环境质量标准(GB3838一2002)中对砷的控制指标，达到标准后方可进行排放，因此非常有必要研究何种药剂能高效去除废水中砷离子。

砷在水体中以不同的价态形式存在，三价砷在水体中呈现出来的毒性要比五价砷高出60倍。纵观国内外含砷废水的化学处理方法主要是在水体中加入大量的聚合硫酸铁或硫酸亚铁等药剂，但使用这两种药剂主要存在以下几大弊端：

1.冶炼厂废水含有较强的酸性，如果利用聚合硫酸铁采用沉降发去除废水中的砷离子，需要加入大量的石灰乳来中和其酸性，这样就造成了最终出水Ca²⁺含量较高(约600-1000mg/L)，总溶解性固体(盐类) 也较高，污泥量非常大；

2.利用传统的聚合硫酸铁或硫酸亚铁的处理流程冗长、运行管理复杂、成本相对较高，而且所处理的水只能基本做到达标排放，而达不到回用水的水质标准；

3.一般实现砷达标必须设定两段（两个沉淀池），在二段投加铁盐处理，才能实现砷达标，成本高。

4.沉淀形成富含三价砷的废渣，稳定相较差，并且无法利用，影响环境，如果长期堆积，容易造成二次污染。

发明内容

针对上述现有的含砷废水的化学处理方法存在的弊端，本发明提供一种富含砷离子和重金属离子废水的处理药剂及制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种富含砷离子和重金属离子废水的处理药剂，该药剂是由聚硅酸氯化铁、硅酸钠、硫酸亚铁、双氧水混合形成的具有强氧化性的高分子铁盐，其中各组分按照质量份数计分别为：聚硅酸氯化铁90~110份、硅酸钠0.5~1.5份、硫酸亚铁3~8份、双氧水0.2~0.8份。

所述各组分所占的质量份数为：聚硅酸氯化铁100份：硅酸钠1份：硫酸亚铁5份：双氧水0.5份。

一种如上所述的药剂的制备方法，包括以下步骤：

1）取聚硅酸氯化铁90~110份、硅酸钠0.5~1.5份混合均匀，备用；

2）取硫酸亚铁3~8份、双氧水0.2~0.8份混合均匀，备用；

3）将步骤1）和步骤2）所得混合物混合均匀，即得富含砷离子和重金属离子废水的处理药剂。

本发明的有益效果：

本发明提供的富含砷离子和重金属离子废水的处理药剂，富含氧化性非常强的羟基自由基，是药剂本身具有非常强的氧化性，能够有效氧化废水中As离子使其由三价砷变为更容易沉淀的五价砷，形成沉淀物更稳定；药剂中不仅富含大量的三价铁而且含有大量的硅酸，硅酸有很好的吸附架桥功能，大大增强了三价铁离子的架桥、网捕作用，使絮凝性更强，可以有效捕获重金属，不仅大幅提高砷的去除率，而且形成的矾花大而密实，沉降快，沉淀物稳定性高；药剂中的硫酸亚铁提供的二价铁离子主要作为双氧水的催化剂，不是主要絮凝剂，不仅无需添加大量石灰进行中和，污泥量大大减少，而且也无需进行氧化，大大降低污水处理过程中的曝气量，另外因为过程中无需氧化，所以不需要进行额外氧化；本药剂可实现污泥减量，动力消耗降低，石灰消耗也大大减少，另外还可以减少目前曝气池的曝气风量，并且由于药剂加入量较少，可有效降低人工成本；本药剂的制备方法简单，方便实用；

本发明提供的制备方法，将混凝剂聚合硅酸氯化铁和助凝剂硅酸钠混合均匀，不仅提高了聚合硅酸氯化铁的稳定性，而且还有助于增强其混凝效果。将硫酸亚铁和双氧水混合，硫酸亚铁作为催化剂，大大提高了双氧水中羟基自由基的氧化作用；该混合方法将混凝剂和助凝剂先充分混合，发挥其稳定的混凝效果，又将氧化剂和催化剂混合，充分发挥双氧水的氧化作用，这样使混凝剂和氧化剂首先各自制备，达到各自最佳的效果，充分降低两者之间的相互影响，等两者稳定后，在将步骤1）和步骤2）所得混合物混合均匀，制成单一成品，更方便控制各组分比例，且方便实际应用。

附图说明

图1为本发明的富含砷离子和重金属离子废水的处理药剂的制备流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明做进一步的阐述。

一种富含砷离子和重金属离子废水的处理药剂，该药剂是由聚硅酸氯化铁、硅酸钠、硫酸亚铁、双氧水混合形成的具有强氧化性的高分子铁盐，其中各组分按照质量份数计分别为：聚硅酸氯化铁90~110份、硅酸钠0.5~1.5份、硫酸亚铁3~8份、双氧水0.2~0.8份。

一种如上所述的药剂的制备方法，包括以下步骤：

1）取聚硅酸氯化铁90~110份、硅酸钠0.5~1.5份混合均匀，备用；

2）取硫酸亚铁3~8份、双氧水0.2~0.8份混合均匀，备用；

3）将步骤1）和步骤2）所得混合物混合均匀，即得富含砷离子和重金属离子废水的处理药剂。

实施例1

本发明的富含砷离子和重金属离子废水的处理药剂制备流程如图1所示，首先按质量份数取聚硅酸氯化铁100份、硅酸钠1份均匀混合，然后按质量份数取硫酸亚铁5份和双氧水0.5份均匀混合，最后将这两种混合物搅拌混合均匀，即得富含砷离子和重金属离子废水的处理药剂。处理富含砷离子的废水时，首先在反应槽中加入石灰，将PH值调为10；然后加入该药剂，药剂中的双氧水在二价铁离子的催化作用下释放出氧化性非常强的羟基自由基，羟基自由基将三价砷离子变为更容易沉淀的五价砷离子，药剂中的高分子三价铁离子在碱性环境下形成吸附性很强的Fe(OH)₃胶体，Fe(OH)₃胶体与五价砷离子进一步反应，生成溶解度较小的亚砷酸铁和砷酸铁沉淀；最后加入PAM，持续搅拌3-5min后进行固液分离，所述固体混合物进行压滤后得到污泥和滤液，污泥即能排出。主要反应机理如下：

H₂O₂+As³⁺+2H⁺=AS⁵⁺+2H₂O

2Fe(OH)₃+3As₂O₃=2Fe(AsO₂)₃↓+3H₂O

Fe(OH)₃+H₃AsO₄=FeAsO₄↓+3H₂O

实施例2

本发明的富含砷离子和重金属离子废水的处理药剂制备流程如图1所示，首先按质量份数取聚硅酸氯化铁90份、硅酸钠0.5份均匀混合，然后按质量份数取硫酸亚铁3份和双氧水0.2份均匀混合，最后将这两种混合物搅拌混合均匀，即得富含砷离子和重金属离子废水的处理药剂。处理富含砷离子的废水时，首先在反应槽中加入石灰，将PH值调为10；然后加入该药剂，药剂中的双氧水在二价铁离子的催化作用下释放出氧化性非常强的羟基自由基，羟基自由基将三价砷离子变为更容易沉淀的五价砷离子，药剂中的高分子三价铁离子在碱性环境下形成吸附性很强的Fe(OH)₃胶体，Fe(OH)₃胶体与五价砷离子进一步反应，生成溶解度较小的亚砷酸铁和砷酸铁沉淀；最后加入PAM，持续搅拌3-5min后进行固液分离，所述固体混合物进行压滤后得到污泥和滤液，污泥即能排出。主要反应机理如下：

H₂O₂+As³⁺+2H⁺=AS⁵⁺+2H₂O

2Fe(OH)₃+3As₂O₃=2Fe(AsO₂)₃↓+3H₂O

Fe(OH)₃+H₃AsO₄=FeAsO₄↓+3H₂O

实施例3

本发明的富含砷离子和重金属离子废水的处理药剂制备流程如图1所示，首先按质量份数取聚硅酸氯化铁110份、硅酸钠1.5份均匀混合，然后按质量份数取硫酸亚铁8份和双氧水0.8份均匀混合，最后将这两种混合物搅拌混合均匀，即得富含砷离子和重金属离子废水的处理药剂。处理富含砷离子的废水时，首先在反应槽中加入石灰，将PH值调为10；然后加入该药剂，药剂中的双氧水在二价铁离子的催化作用下释放出氧化性非常强的羟基自由基，羟基自由基将三价砷离子变为更容易沉淀的五价砷离子，药剂中的高分子三价铁离子在碱性环境下形成吸附性很强的Fe(OH)₃胶体，Fe(OH)₃胶体与五价砷离子进一步反应，生成溶解度较小的亚砷酸铁和砷酸铁沉淀；最后加入PAM，持续搅拌3-5min后进行固液分离，所述固体混合物进行压滤后得到污泥和滤液，污泥即能排出。主要反应机理如下：

H₂O₂+As³⁺+2H⁺=AS⁵⁺+2H₂O

2Fe(OH)₃+3As₂O₃=2Fe(AsO₂)₃↓+3H₂O

Fe(OH)₃+H₃AsO₄=FeAsO₄↓+3H₂O。

Claims (3)

1.一种富含砷离子和重金属离子废水的处理药剂，其特征在于：该药剂是由聚硅酸氯化铁、硅酸钠、硫酸亚铁、双氧水混合形成的具有强氧化性的高分子铁盐，其中各组分按照质量份数计分别为：聚硅酸氯化铁90~110份、硅酸钠0.5~1.5份、硫酸亚铁3~8份、双氧水0.2~0.8份。

2.如权利要求1所述的富含砷离子和重金属离子废水的处理药剂，其特征在于：所述各组分按照质量份数计分别为：聚硅酸氯化铁100份：硅酸钠1份：硫酸亚铁5份：双氧水0.5份。

3.一种如权利要求1所述的药剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）取聚硅酸氯化铁90~110份、硅酸钠0.5~1.5份混合均匀，备用；

2）取硫酸亚铁3~8份、双氧水0.2~0.8份混合均匀，备用；

3）将步骤1）和步骤2）所得混合物混合均匀，即得富含砷离子和重金属离子废水的处理药剂。