CN106365240A - 循环利用磁性复合吸附材料(MnO2‑Fe3O4)去除废水中重金属的方法 - Google Patents

循环利用磁性复合吸附材料(MnO2‑Fe3O4)去除废水中重金属的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种循环利用磁性复合吸附材料(MnO2‑Fe3O4)去除废水中重金属的方法，其步骤：(1)配制待处理的低浓度重金属的模拟废水；(2)向重金属的模拟废水中加入0.001mol/L氯化钠(NaCl)和1g/L磁性复合吸附材料(MnO2‑Fe3O4)，混合后，将其置于25℃下以150r/min的转速震荡，震荡时间为24h，得到混合废水；(3)将强磁铁置于混合废水中富集磁性复合吸附材料(MnO2‑Fe3O4)，实现分离，得到吸附分离后的水溶液；(4)计算吸附分离后的水溶液中不同重金属离子的去除率；(5)用0.1mol/L的HCl溶液浸没吸附后的磁性复合吸附材料，对吸附后的材料脱附，脱附后，洗涤、干燥，将干燥后的脱附磁性复合吸附材料返回步骤(2)吸附循环使用。该方法能高效去除废水中重金属，操作简单，其吸附材料重复循环利用，无二次污染且处理成本低。

Description

循环利用磁性复合吸附材料(MnO2-Fe3O4)去除废水中重金属 的方法
技术领域
本发明涉及一种循环利用磁性复合吸附材料(MnO2-Fe3O4)去除废水中重金属的方法，属于工业废水处理技术领域。
背景技术
废水的重金属污染是现今环保的突出焦点之一。目前去除废水中重金属的方法主要是吸附法，因其对重金属处理效率高、工艺简单、操作方便备受关注。但是，该吸附法存在如下缺点：①. 对低浓度重金属废水处理效果不佳，难以达到国家排放标准；②. 采用的吸附材料不能循环利用，重金属废水处理成本较高。
矿物类吸附材料是一种廉价的吸附材料，其粒径越小比表面积越大，对重金属离子的吸附去除效果越好，但是，其粒径越小，越不容易从水中分离，造成吸附材料随水流失；甚至有时会造成二次污染，难以实现吸附材料的重复循环再利用。
发明内容
本发明主要目的是提供一种循环利用磁性复合吸附材料(MnO2-Fe3O4)去除废水中重金属的方法,该方法能高效去除废水中重金属，操作简单，其吸附材料重复循环利用，无二次污染且处理成本低。
为了实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
一种循环利用磁性复合吸附材料(MnO2-Fe3O4)去除废水中重金属的方法，其特征在于具有以下过程和步骤：
(1). 配制待处理的低浓度重金属的模拟废水，其中，重金属Cu2+离子的初始浓度为10mg/L、重金属Cd2+离子的初始浓度为10mg/L、重金属Zn2+离子的初始浓度为10mg/L、重金属Pb2+离子的初始浓度为10mg/L；
(2). 向步骤（1）得到的含重金属废水中加入0.001mol/L氯化钠(NaCl)和1g/L磁性复合吸附材料(MnO2-Fe3O4)，混合后置于25℃下以150r/min的转速震荡，震荡时间为24h，得到震荡后的混合废水；
(3). 将强磁铁置于步骤（2）得到的震荡后的混合废水中富集磁性复合吸附材料(MnO2-Fe3O4)，实现分离，获得吸附分离后的水溶液；
(4). 计算步骤(3)得到的吸附分离后的水溶液中不同重金属离子的去除率，具体如下：
(4-1). 采用等离子体原子发射光谱仪(ICP)对步骤(3)得到的吸附后的水溶液进行测试，测得吸附后水溶液中重金属Cu2+、Cd2+、Zn2+、Pb2+的浓度；
(4-2). 计算出步骤(1)配制的待处理模拟低浓度重金属废水中各金属离子浓度值与步骤(4)得到的对应吸附后水溶液中各金属离子浓度值之间的改变量，即可计算出吸附分离后的水溶液中不同重金属离子的去除率；
(5). 用0.1mol/L的HCl溶液浸没步骤(3)得到的吸附后的磁性复合吸附材料，对吸附后的磁性复合吸附材料进行脱附，脱附后洗涤、干燥，将干燥后的脱附磁性复合吸附材料返回步骤(2)吸附循环使用。
本发明的的优点和特点是:
该方法能在吸附重金属的同时，还能使吸附后的磁性复合吸附材料进行脱附回收，使磁性复合吸附材料重复循环利用，高效去除水中重金属，废水排放达到国家排放标准；该方法运行操作简单，无二次污染，且处理成本低。
附图说明
图1为本发明的循环利用磁性复合吸附材料(MnO2-Fe3O4)去除废水中重金属的方法流程示意图。
图2为实施例中复合吸附材料MnO2-Fe3O4去除废水中Cu、Cd、Zn、Pb离子去除率的比较图，图中，横坐标为各重金属离子，纵坐标为重金属的去除率，柱形1为Cu的去除率，柱形2为Cd的去除率 ，柱形3为Zn的去除率，柱形4为Pb的去除率。
图3为实施例中复合吸附材料(MnO2-Fe3O4)脱附-吸附循环利用效果图，图中，横轴表示脱附后的复合吸附材料(MnO2-Fe3O4)循环利用的次数，纵轴表示脱附后的复合吸附材料(MnO2-Fe3O4)对重金属去除率，正方形所在的曲线表示Cu2+ 循环5次去除率，小圆所在的曲线表示Cd2+循环5次的去除率，三角形所在曲线表示Zn2+循环5次的去除率，菱形所在的曲线表示Pb2+循环5次的去除率。
具体实施方式
以下通过特定的具体实施例和附图，对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，一种循环利用磁性复合吸附材料(MnO2-Fe3O4)去除废水中重金属的方法，其特征在于具有以下过程和步骤：
(1). 配制待处理的低浓度重金属的模拟废水，其中，重金属Cu2+离子的初始浓度为10mg/L、重金属Cd2+离子的初始浓度为10mg/L、重金属Zn2+离子的初始浓度为10mg/L、重金属Pb2+离子的初始浓度为10mg/L；
(2). 向步骤（1）得到的含重金属废水中加入0.001mol/L氯化钠(NaCl)和1g/L磁性复合吸附材料(MnO2-Fe3O4)，混合后置于25℃下以150r/min的转速震荡，震荡时间为24h，得到震荡后的混合废水；
(3)将强磁铁置于步骤（2）得到的震荡后的混合废水中富集磁性复合吸附材料(MnO2-Fe3O4)，实现分离，获得吸附分离后的水溶液；
(4). 计算步骤(3)得到的吸附分离后的水溶液中不同重金属离子的去除率，具体如下：
(4-1).采用等离子体原子发射光谱仪(ICP)对步骤(4)得到的吸附后的水溶液进行测试，测得水溶液中重金属Cu2+、Cd2+、Zn2、Pb2+的浓度；
(4-2). 计算出步骤(1)配制的待处理低浓度重金属模拟废水中各金属离子浓度值，再计算各金属离子浓度值分别与步骤(4)得到的对应的吸附后的水溶液中各金属离子浓度值之间的改变量，即可计算出吸附分离后的水溶液中不同重金属离子的去除率。
为了进一步验证本发明的方法对低浓度重金属废水的去除效果，通过Langmuir等温吸附方程计算复合吸附材料MnO2-Fe3O4对低浓度重金属废水中的Cu、Cd、Zn、Pb的最大吸附量，其中，最大吸附量分别为498 mg/g、439 mg/g、416.5 mg/g、490mg/g，复合吸附材料对重金属废水的Cu、Cd、Zn、Pb的去除率效果，如图2和表1所示，
重金属去除率计算公式为：
式中，Ce为吸附后溶液中重金属离子的浓度（mg/L）；C0为溶液中重金属离子的初始浓度(mg/L)； E为重金属离子的去除率。
表1. 复合材料MnO2-Fe3O4对Cu、Cd、Zn、Pb的去除效果
从表1中所列得金属离子的初始浓度、金属离子的残余浓度与金属离子的国标浓度（国家排放标准GB8978-1996)排放的标准浓度，可以看出，废水经过上述磁性复合吸附材料(MnO2-Fe3O4)吸附后，重金属在废水中的浓度均低于污染物最高允许排放浓度。
(5). 用0.1mol/L的HCl溶液浸没步骤(3)得到的吸附后的磁性复合吸附材料，对吸附后的磁性复合吸附材料进行脱附，脱附洗涤后干燥，将干燥后的磁性复合吸附材料返回步骤(2)吸附循环使用。
实施例中步骤(5)脱附后的复合吸附材料(MnO2-Fe3O4)返回步骤(2)循环利用后对不同度重金属去除率的比较，如图3所示，从图中可以看出，本发明的吸附后(MnO2-Fe3O4)对重金属离子Cu2+、重金属离子Cd2+、重金属离子Pb2+的累积最大吸附量均在2475mg/g以上，对重金属离子Zn2+的累积吸附量约为2107.5mg/g。

Claims (1)

1.一种循环利用磁性复合吸附材料(MnO2-Fe3O4)去除废水中重金属的方法，其特征在于具有以下过程和步骤：
配制待处理的低浓度重金属的模拟废水，其中，重金属Cu2+离子的初始浓度为10mg/L、重金属Cd2+离子的初始浓度为10mg/L、重金属Zn2+离子的初始浓度为10mg/L、重金属Pb2+离子的初始浓度为10mg/L；
向步骤(1)得到的含重金属废水中加入0.001mol/L氯化钠(NaCl)和1g/L磁性复合吸附材料(MnO2-Fe3O4)，混合后置于25℃下以150r/min的转速震荡，震荡时间为24h，得到震荡后的混合废水；
将强磁铁置于步骤(2)得到的震荡后的混合废水中富集磁性复合吸附材料(MnO2-Fe3O4)，实现分离，获得吸附分离后的水溶液；
计算步骤(3)得到的吸附分离后的水溶液中不同重金属离子的去除率，具体如下：
(4-1). 采用等离子体原子发射光谱仪(ICP)对步骤(3)得到的吸附后的水溶液进行测试，测得吸附后水溶液中重金属Cu2+、Cd2+、Zn2+、Pb2+的浓度；
(4-2). 计算出步骤(1)配制的待处理模拟低浓度重金属废水中各金属离子浓度值与步骤(4)得到的对应吸附后水溶液中各金属离子浓度值之间的改变量，即可计算出吸附分离后的水溶液中不同重金属离子的去除率；
用0.1mol/L的HCl溶液浸没步骤(3)得到的吸附后的磁性复合吸附材料，对吸附后的磁性复合吸附材料进行脱附，脱附后洗涤、干燥，将干燥后的脱附磁性复合吸附材料返回步骤(2)吸附循环使用。
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