CN106673111A - 一种处理含硒酸根废水的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种处理含硒酸根废水的方法,首先调节含硒酸根废水的pH值为7以上;然后按照1.5~2.5 g/L的固液比向含硒酸根废水中投入吸附剂,搅拌10~15小时;最后去除吸附剂,完成含硒酸根废水的处理;所述吸附剂为Y2(OH)5Cl·1.5H2O。本发明基于稀土元素的吸附剂Y2(OH)5Cl·1.5H2O,该吸附剂材料是二维层状材料,层板带正电,层板间含有游离的氯离子,可有效地去除硒酸根,硒酸根废水中硒酸根的去除率高达99.9%,尤其是具有良好的循环应用效果。
Description
技术领域
本发明属于废水处理领域,具体涉及一种处理含硒酸根废水的方法。
背景技术
硒是人类所必需的微量元素。微量的硒具有防癌及保护肝脏的作用,但人体持续摄入高硒食物、水等,将导致硒在体内蓄积而引起硒中毒,引发胃肠功能紊乱,产生致突变作用及对细胞内遗传物质的损伤作用,甚至会引起细胞癌变,所以应严格控制水体中的硒含量。对于饮用水,世界健康组织规定硒含量不超过40 μg/L,而欧盟和美国的标准分别为不超过10 μg/L和50 μg/L。我国饮用水标准规定硒含量不超过10 μg/L。随着工农业生产的发展,水体遭受硒污染越来越严重,水体超标的现象时有发生。此外,在核电站发电过程中铀裂变会产生长寿命核素硒-79,其半衰期为4.8×105年,具有长期潜在的放射性危害。为降低水体中硒污染含量,提高水资源的有效利用,减小对人体健康的安全风险,非常有必要开发有效的硒污染处理方法。
含硒废水的处理方法种类较多,一般可分为物理方法、化学方法及其他方法,主要包括共沉淀法、离子交换法/吸附法、改性滤料过滤法、湿地除硒和生物法等方法。离子交换法/吸附法广泛应用于废水处理中,主要是因为其操作简单,成本较低,适合处理较低浓度污染物的废水。无机氧化物是其中研究较多的一类吸附剂,比如活性氧化铝、二氧化硅、二氧化钛、氧化铁、水合氢氧化铁、磁铁矿、针铁矿、四氧化三锰、以及铁-锰氧化物等。由于氧化物的电荷零点较高,在比较宽的pH范围内表面均带正电,可通过静电作用有效地吸附硒酸根,但在过酸条件下,金属氧化物不稳定,易溶解;在碱性条件下,表面带负电荷,不利于吸附。另外,无机氧化物表面活性位点比较有限,吸附容量偏低,较难实现工业应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种处理含硒酸根废水的方法,本发明基于稀土元素的吸附剂Y2(OH)5Cl·1.5H2O,该吸附剂材料是二维层状材料,层板带正电,层板间含有游离的氯离子,可有效地去除硒酸根,尤其是具有良好的循环应用效果。
为达到上述发明目的,本发明采用如下技术方案:一种处理含硒酸根废水的方法,包括以下步骤:调节含硒酸根废水的pH值为7以上;然后按照1.5~2.5 g/L的固液比向含硒酸根废水中投入吸附剂,搅拌10~15小时;最后去除吸附剂,完成含硒酸根废水的处理;所述吸附剂为Y2(OH)5Cl·1.5H2O。
上述技术方案中,对于酸性含硒酸根废水,可以采用1 M NaOH溶液将体系的pH调整到7以上;对于碱性含硒酸根废水,可直接处理。碱性废水环境利于吸附剂层间氯离子与废水硒酸根发生交换,提高处理效果。
上述技术方案中,吸附剂与含硒酸根废水的固液比优选为2 g/L,可以达到较好的去除效果。
上述技术方案中,搅拌时间优选为12小时,过长的搅拌时间可能破坏吸附剂吸附硒酸根的效果,反而不利于水处理;本发明优选搅拌12小时,配合合理的固液比,硒酸根废水中硒酸根的去除率高达99.9%,取得了意想不到的技术效果。搅拌速率优选在120 r/min,太慢的搅拌速率不利于去除动力学,太快的搅拌容易将吸附剂打碎不利于分离回收利用。温度优选控制在室温,合适的温度不仅利于吸附,而且利于操作方便。
上述技术方案中,采用过滤的方式去除吸附剂,从而得到处理后的水体;带有硒酸根的吸附剂可以再生,比如利用5 M NaCl溶液洗涤,干燥,重复利用。
本发明首次将Y2(OH)5Cl·1.5H2O作为吸附剂用于处理含硒酸根废水,硒酸根的去除率高达99.9%,因此本发明进一步公开了Y2(OH)5Cl·1.5H2O作为吸附剂在处理含硒酸根废水中的应用。
上述技术方案中,吸附剂与含硒酸根废水的固液比优选为2 g/L,处理时间优选为12小时,温度优选为室温。
上述技术方案中,将YCl3·6H2O、NaOH、NaCl溶解在水中;然后经过100分钟升温至150℃,保温12小时,然后经过24小时降到室温,干燥得到Y2(OH)5Cl·1.5H2O。
本发明的优点是毋庸置疑的,本发明公开的处理含硒酸根废水的方法中,首次利用Y2(OH)5Cl·1.5H2O作为吸附剂,是一类二维层状材料,层板带正电,层板间游离的氯离子可与废水中硒酸根发生交换,从而有效地处理含硒酸根废水。Y2(OH)5Cl·1.5H2O首次应用在硒酸根污染物的去除,处理效果远高于传统的无机氧化物吸附剂,甚至比双金属氢氧化物吸附剂的吸附容量都要高,且容易再生,可重复利用,节省成本。另外,本发明的方法对于低浓度含硒酸根废水的处理也非常有效,即便在高浓度共存阴离子的干扰下依然保持较高的去除率,取得了意想不到的技术效果。
而且本发明的技术方案不受二氧化碳以及碳酸根的影响,并具有大的吸附容量,解决了现有技术容易受空气中的二氧化碳及水溶液中的碳酸根影响,且吸附容量较有限的问题。
附图说明
图1为本发明方法中,硒酸根的等温吸附线图;
图2为本发明方法中,吸附剂的循环使用效果图。
具体实施方式
下面结合具体实施例来进一步阐述本发明。应理解,这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解,在阅读了本发明讲授的内容之后,本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改,这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
合成例
称取1.5 g YCl3·6H2O、0.32 g NaOH和0.32g NaCl溶解在15 mL去离子水中,并转移到20 mL的特氟龙水热釜中。然后放入烘箱中,经过100分钟升温到150 ℃,保温12小时,之后经过24小时降到室温。用去离子水洗涤,过滤,50℃烘箱干燥12小时,得到Y2(OH)5Cl·1.5H2O吸附剂。
实施例一
称取吸附剂Y2(OH)5Cl·1.5H2O 20 mg,加入10 mL用硒酸钠配置的硒酸根浓度为0.1mg/L的水样中,用1.0 M NaOH溶液将pH调整为7,于室温搅拌12小时(120rpm),过滤,测得滤液中硒酸根的浓度为1.21 μg/L,计算该吸附剂对水样中硒酸根的去除率为98.8%。
实施例二
称取吸附剂Y2(OH)5Cl·1.5H2O 20 mg,加入10 mL用硒酸钠配置的硒酸根浓度为1 mg/L的水样中,用1.0 M NaOH溶液将pH调整为7,于室温搅拌12小时(120rpm),过滤,测得滤液中硒酸根的浓度为1.22 μg/L,计算该吸附剂对水样中硒酸根的去除率为99.9%。
实施例三
称取吸附剂Y2(OH)5Cl·1.5H2O 20 mg,加入10 mL用硒酸钠配置的硒酸根浓度为1 mg/L的水样中,用1.0 M NaOH溶液将pH调整为8,于室温搅拌12小时(120rpm),过滤,测得滤液中硒酸根的浓度为1.22 μg/L,计算该吸附剂对水样中硒酸根的去除率为99.9%。
实施例四
称取吸附剂Y2(OH)5Cl·1.5H2O 20 mg,加入10 mL用硒酸钠配置的硒酸根浓度为1 mg/L的水样中,用1.0 M NaOH溶液将pH调整为9,于室温搅拌12小时(120rpm),过滤,测得滤液中硒酸根的浓度为1.22 μg/L,计算该吸附剂对水样中硒酸根的去除率为99.9%。
实施例五
称取吸附剂Y2(OH)5Cl·1.5H2O 20 mg,加入10 mL用硒酸钠配置的硒酸根浓度为10mg/L的水样中,用1.0 M NaOH溶液将pH调整为7,于室温搅拌12小时(120rpm),过滤,测得滤液中硒酸根的浓度为5.57 μg/L,计算该吸附剂对水样中硒酸根的去除率为99.9%。
实施例六
称取吸附剂Y2(OH)5Cl·1.5H2O 20 mg,加入10 mL用硒酸钠配置的硒酸根浓度为1 mg/L的水样中,同时含有20 mg/L NaCl,用1.0 M NaOH溶液将pH调整为7,于室温搅拌12小时(120rpm),过滤,测得滤液中硒酸根的浓度为0.85 μg/L,计算该吸附剂对水样中硒酸根的去除率为99.2%。
实施例七
称取吸附剂Y2(OH)5Cl·1.5H2O 20 mg,加入10 mL用硒酸钠配置的硒酸根浓度为1 mg/L的水样中,同时含有20 mg/L NaNO3,用1.0 M NaOH溶液将pH调整为7,于室温搅拌12小时(120rpm),过滤,测得滤液中硒酸根的浓度为2.02 μg/L,计算该吸附剂对水样中硒酸根的去除率为98.0%。
实施例八
称取吸附剂Y2(OH)5Cl·1.5H2O 20 mg,加入10 mL用硒酸钠配置的硒酸根浓度为1 mg/L的水样中,同时含有20 mg/L Na2SO4,用1.0 M NaOH溶液将pH调整为7,于室温搅拌12小时(120rpm),过滤,测得滤液中硒酸根的浓度为3.73 μg/L,计算该吸附剂对水样中硒酸根的去除率为96.3%。
实施例九
称取吸附剂Y2(OH)5Cl·1.5H2O 20 mg,加入10 mL用硒酸钠配置的硒酸根浓度分别为10 mg/L、50 mg/L、100 mg/L、200 mg/L、250 mg/L、300 mg/L和350 mg/L的水样中,用1.0 MNaOH溶液将pH调整为7,于室温搅拌12小时(120rpm),过滤,分别测得滤液中硒酸根的浓度为0.04 mg/L、0.003 mg/L、0.09 mg/L、2.14 mg/L、36.6 mg/L、81.5 mg/L和143.0 mg/L,附图1为硒酸根的等温吸附线图,计算该吸附剂对水样中硒酸根的饱和吸附容量为125 mg/g。
实施例十
1)第一次吸附和再生。称取吸附剂Y2(OH)5Cl·1.5H2O 60 mg,加入30 mL用硒酸钠配置的硒酸根浓度为10 mg/L的水样中,用1.0 M NaOH溶液将pH调整为7,于室温搅拌12小时(120rpm),测得滤液中硒酸根的浓度为4 μg/L,计算该吸附剂对水样中硒酸根的去除率为99.96%。将吸附剂过滤,然后用5M 氯化钠溶液洗涤3次,用去离子水洗涤3次,50℃干燥,用于第二次吸附;
2)第二次吸附和再生。以2 g/L的固液比将吸附剂加入硒酸根浓度为10 mg/L的水样中,用1.0 M NaOH溶液将pH调整为8,于室温搅拌12小时(120rpm),测得滤液中硒酸根的浓度为6 μg/L,计算该吸附剂对水样中硒酸根的去除率为99.94%。将吸附剂过滤,然后用5M氯化钠溶液洗涤3次,用去离子水洗涤3次,50℃干燥,用于第三次吸附;
3)第三次吸附。以2 g/L的固液比将吸附剂加入硒酸根浓度为10 mg/L的水样中,用1.0M NaOH溶液将pH调整为7,于室温搅拌12小时(120rpm),测得滤液中硒酸根的浓度为12 μg/L,计算该吸附剂对水样中硒酸根的去除率为99.88%。滤饼用5M 氯化钠溶液洗涤3次,用去离子水洗涤3次,50℃干燥,用于第四次吸附;
4)第四次吸附。以2 g/L的固液比将吸附剂加入硒酸根浓度为10 mg/L的水样中,用1.0M NaOH溶液将pH调整为7,于室温搅拌12小时(120rpm),测得滤液中硒酸根的浓度为13μg/L,计算该吸附剂对水样中硒酸根的去除率为99.87%。
附图2为本发明方法中,吸附剂的循环使用效果图,可以看出,采用本发明的处理方法,不仅每次硒酸根去除率都很高,而且吸附剂循环效果好。
实施例十一
称取吸附剂Y2(OH)5Cl·1.5H2O 15 mg,加入10 mL用硒酸钠配置的硒酸根浓度为0.1mg/L的水样中,用1.0 M NaOH溶液将pH调整为7,于室温搅拌12小时(120rpm),过滤,计算该吸附剂对水样中硒酸根的去除率为98.8%。
实施例十二
称取吸附剂Y2(OH)5Cl·1.5H2O 25 mg,加入10 mL用硒酸钠配置的硒酸根浓度为1 mg/L的水样中,用1.0 M NaOH溶液将pH调整为7,于室温搅拌12小时(110rpm),过滤,计算该吸附剂对水样中硒酸根的去除率为98.9%。
实施例十三
称取吸附剂Y2(OH)5Cl·1.5H2O 20 mg,加入10 mL用硒酸钠配置的硒酸根浓度为0.1mg/L的水样中,用1.0 M NaOH溶液将pH调整为7,于室温搅拌10小时(120rpm),过滤,计算该吸附剂对水样中硒酸根的去除率为99.1%。
实施例十四
称取吸附剂Y2(OH)5Cl·1.5H2O 20 mg,加入10 mL用硒酸钠配置的硒酸根浓度为10mg/L的水样中,于室温搅拌15小时(140rpm),过滤,计算该吸附剂对水样中硒酸根的去除率为99.1%。
实施例十五
称取吸附剂Y2(OH)5Cl·1.5H2O 20 mg,加入10 mL用硒酸钾配置的硒酸根浓度为10mg/L的水样中,于室温搅拌12小时(120rpm),过滤,计算该吸附剂对水样中硒酸根的去除率为99.8%。
Claims (10)
1.一种处理含硒酸根废水的方法,包括以下步骤:调节含硒酸根废水的pH值为7以上;然后按照1.5~2.5 g/L的固液比向含硒酸根废水中投入吸附剂,搅拌10~15小时;最后去除吸附剂,完成含硒酸根废水的处理;所述吸附剂为Y2(OH)5Cl·1.5H2O。
2.根据权利要求1所述处理含硒酸根废水的方法,其特征在于:采用NaOH溶液调节含硒酸根废水的pH值为7以上。
3.根据权利要求1所述处理含硒酸根废水的方法,其特征在于:吸附剂与含硒酸根废水的固液比为2 g/L。
4.根据权利要求1所述处理含硒酸根废水的方法,其特征在于:搅拌时间为12小时;搅拌温度为室温。
5.根据权利要求1所述处理含硒酸根废水的方法,其特征在于:搅拌速度为120rpm。
6.根据权利要求1所述处理含硒酸根废水的方法,其特征在于:采用过滤的方式去除吸附剂。
7.根据权利要求1所述处理含硒酸根废水的方法,其特征在于:将YCl3·6H2O、NaOH、NaCl溶解在水中;然后经过100分钟升温至150℃,保温12小时,然后经过24小时降到室温,干燥得到Y2(OH)5Cl·1.5H2O。
8.Y2(OH)5Cl·1.5H2O在水处理中的应用。
9.Y2(OH)5Cl·1.5H2O作为吸附剂在处理含硒酸根废水中的应用。
10.根据权利要求9所述的应用,其特征在于:吸附剂与含硒酸根废水的固液比为2 g/L;处理时间为12小时;处理温度为室温。
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