CN107352676A - 含重金属染料废水的处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种含重金属染料废水的处理方法，包括：在搅拌条件下，向待处理的含重金属染料废水中加入Fe2+并调节pH值至4～10，反应1～15min后固液分离即可。本发明处理染料废水所需的时间极短，能够快速达到去除目的。本发明通过铁氧体法生成金属氧化物，能同时有效去除废水中的染料和重金属，生成的金属氧化物具有一定的回收利用价值，能回收成本，实现资源的回收利用。本发明所采用的Fe2+，纯度要求不高，并且可采用富含Fe2+的重金属废水来代替投加的亚铁盐，实现以废治废，大大降低了处理成本。本发明的反应条件十分简单，可在常温常压下进行，操作简便。

Description

含重金属染料废水的处理方法
技术领域
本发明属于污废水处理技术领域，特别涉及一种含重金属染料废水的处理方法。
背景技术
随着染料工业的发展，合成染料得到广泛应用，如在纺织、造纸、皮革、食品加工、塑料、化妆品、橡胶、印花和染料制造业等。根据最新统计的数据，商业染料的种类有超过10万种，年总产量达9×105吨/年，其中的10％～15％会释放到环境中，对生态环境和人体健康带来巨大威胁。这些染料废水除具有较高的色度外还含有各种重金属盐，成分复杂，毒性较强。染料废水中的重金属一旦释放到环境中，将长期存在于水体和土壤，而且通过食物链不断传递，最终在人体内累积，不仅污染环境更会危害人体健康。因此，如何快速有效地去除同时含有重金属和染料的废水成为当前染料废水处理的研究重点。
目前，针对印染废水的处理主要采用物理法、化学法和生物法。物理法中吸附法和膜分离法使用最多。物理吸附法常采用活性炭进行吸附，但活性炭优点是吸附速度快、吸附量大、操作简单、无二次污染、投资少、运行周期短、可在废水处理过程中循环利用，但利用活性炭进行吸附也存在一些弊端和限制，诸如吸附效率受吸附剂结构、分子大小、环境温度和吸附质浓度的影响较大、再生难度大等，因此该方法一般适用于深度处理或者浓度低、水量较小的废水处理。膜分离法所需设备简单、操作容易、分离效果好、耐腐蚀、耐高温、机械强度高，但其同时也因为成本高、消耗能量大、膜材料容易堵塞、使用寿命短等弊端导致该技术很难大面积推广。化学法主要包括化学混凝、化学催化氧化法和光催化氧化法。化学混凝需要对泥渣进行二次处理，且脱色效果不好。化学催化氧化法反应高效、节能、氧化能力强无二次污染，但技术要求高、投资大、处理成本高。光催化氧化法是通过光催化剂产生自由基，将废水中的有机物氧化成二氧化碳和水，虽然其高效节能、结构简单、操作条件容易控制、氧化能力强、无二次污染，但其中间产物和活性成分难分离且目前光催化剂对太阳光的利用率低，限制了其在印染废水处理中的应用。生物法利用微生物的生长来降解、溶解或分散在水中的染料，由于印染废水的可生化性差，微生物对营养物质、温度、pH等条件有一定的要求，同时还存在占地面积大、管理复杂等问题，因此该方法在实际应用上也存在较大限制。
公开号为CN104709996A的中国专利申请公开了一种同时处理六价铬废水和有机染料废水方法，此专利是在有机染料废水中加入亚硫酸盐与六价铬废水，调节pH值至3～7，搅拌或曝气至有机染料脱色或六价铬还原完全，实现了染料脱色的同时将六价铬还原为毒性较低的三价铬。此专利将六价铬还原降低了毒性，并未去除；且只去除了染料废水中的染料，未涉及到染料废水中重金属盐的去除。
公开号为CN101386456A的中国专利申请公开了一种染料废水或印染废水处理方法，此专利使用硫酸镁和硫酸亚铁两级串联的絮凝方法，将硫酸亚铁既作为污水絮凝剂，又利用其水解呈酸性的特性将其作为pH调节剂，将硫酸镁絮凝后的废水pH从11～12降到8～9，省去了加酸调节的步骤。此专利并未考虑到絮凝对染料废水中重金属盐的去除效果，且需要对两级串联絮凝产生的泥渣进行二次处理。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种含重金属染料废水的处理方法，以期解决上述现有技术中存在的至少部分技术问题。
为实现上述目的，本发明提供一种含重金属染料废水的处理方法，包括：在搅拌条件下，向待处理的含重金属染料废水中加入Fe2+并调节pH值至4～10，反应1～15min后固液分离即可。
其中，所述的含重金属染料废水为本领域常规所述。
优选地，在所述的含重金属染料废水中，所述重金属包括以离子状态存在的铜、镉、锰和锌中的一种或多种；所述染料包括阳离子染料和/或阴离子染料。更优选地，所述阳离子染料包括亚甲基蓝和/或结晶紫；所述阴离子染料包括刚果红和/或酒石黄。
优选地，在所述的含重金属染料废水中，所述重金属的浓度范围为100～1200mg/L；所述染料的浓度范围为50～1000mg/L。
优选地，所述搅拌的方式为磁力搅拌或机械搅拌，所述搅拌的速度为50～500r/min，更优选为200r/min。
优选地，所述Fe2+选自亚铁盐或含Fe2+的废水，所述亚铁盐更优选硫酸亚铁和/或氯化亚铁；所述Fe2+的加入量优选300～2000mg/L，更优选为加入后体系中Fe2+的摩尔浓度是所述重金属的摩尔浓度的2倍。
优选地，所述调节pH值是通过投加固体碱或氨水实现的，所述的固体碱更优选氢氧化钠和/或氢氧化钾。
其中，所述调节pH值优选调节至6～9。
其中，所述反应的时间优选4～6min；所述反应的温度优选15～70℃，更优选为15～25℃。
其中，所述固液分离的方法没有特别限制，优选采用重力沉降、磁分离、过滤分离和离心分离中的一种或多种。
与现有技术相比，本发明具有下述有益效果：
(1)本发明处理含重金属染料废水所需的时间极短，能够快速达到去除目的。
(2)本发明通过铁氧体法生成金属氧化物，能同时有效去除废水中的染料和重金属。
(3)本发明通过铁氧体法生成的金属氧化物具有一定的回收利用价值，能回收成本，实现资源的回收利用。
(4)本发明中所采用的Fe2+，纯度要求不高，并且可采用富含Fe2+的重金属废水来代替投加的亚铁盐，实现以废治废，大大降低了处理成本。
(5)本发明的反应条件十分简单，可在常温常压下进行，操作简便。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明作进一步的详细说明。
实施例1
取100mL同时含有100mg/L的Cu2+离子和50mg/L的亚甲基蓝混合溶液，向其中加入一定的硫酸亚铁使得混合溶液中Fe2+的浓度为300mg/L，在70℃下进行以一定转速(200r/min)进行搅拌，使用NaOH调节pH到6，反应5min。取样过0.45μm滤膜后采用紫外分光光度计测量溶液中亚甲基蓝浓度，用ICP-OES测量混合溶液中Cu、Fe离子浓度。
测定结果如表1所示。
实施例2
取100mL同时含有550mg/L的Mn2+离子和200mg/L的酒石黄混合溶液，向其中加入一定的硫酸亚铁使得混合溶液中Fe2+的浓度为1200mg/L，在20℃下进行以一定转速(250r/min)进行搅拌，使用KOH调节pH到7，反应15min。磁分离后，过0.45μm滤膜，采用紫外分光光度计测量溶液中亚甲基蓝浓度。用ICP-OES测量混合溶液中Mn、Fe离子浓度。
测定结果如表1所示。
实施例3
取100mL同时含有1200mg/L的Cu2+离子和200mg/L的结晶紫混合溶液，向其中加入一定的氯化亚铁使得混合溶液中Fe2+的浓度为1200mg/L，在15℃下进行以一定转速(200r/min)进行搅拌，使用KOH调节pH到9，反应15min。离心后过0.45μm滤膜，采用紫外分光光度计测量溶液中亚甲基蓝浓度。用ICP-OES测量混合溶液中Cu、Fe离子浓度。
测定结果如表1所示。
实施例4
取100mL同时含有300mg/L的Cd2+离子和1000mg/L的刚果红混合溶液，向其中加入一定的氯化亚铁使得混合溶液中Fe2+的浓度为1200mg/L，在20℃下进行以一定转速(50r/min)进行搅拌，使用NaOH调节pH到9，反应15min。离心后过0.45μm滤膜，采用紫外分光光度计测量溶液中亚甲基蓝浓度。用ICP-OES测量混合溶液中Cd、Fe离子浓度。
测定结果如表1所示。
实施例5
取100mL同时含有650mg/L的Zn2+离子和100mg/L的刚果红混合溶液，向其中加入一定的氯化亚铁使得混合溶液中Fe2+的浓度为1200mg/L，在25℃下进行以一定转速(200r/min)进行搅拌，使用NaOH调节pH到8，反应5min。静置沉淀后过0.45μm滤膜，采用紫外分光光度计测量溶液中亚甲基蓝浓度。用ICP-OES测量混合溶液中Zn、Fe离子浓度。
测定结果如表1所示。
实施例6
取100mL同时含有1000mg/L的Mn2+离子和400mg/L的亚甲基蓝混合溶液，向其中加入一定的氯化亚铁使得混合溶液中Fe2+的浓度为2000mg/L，在60℃下进行以一定转速(500r/min)进行搅拌，使用NaOH调节pH到6，反应5min。静置沉淀后过0.45μm滤膜，采用紫外分光光度计测量溶液中亚甲基蓝浓度。用ICP-OES测量混合溶液中Mn、Fe离子浓度。
测定结果如表1所示。
实施例7
取50mL同时含有1200mg/L的Cd2+离子和200mg/L的刚果红混合溶液，向其中加入50ml的含亚铁离子为1200mg/L的酸洗废水，在20℃下进行以一定转速(200r/min)进行搅拌，使用NaOH调节pH到7，反应1min。过0.45μm滤膜，采用紫外分光光度计测量溶液中亚甲基蓝浓度。用ICP-OES测量混合溶液中Cd、Fe离子浓度。
测定结果如表1所示。
实施例8
本实施例将实施例1、2、4、5中所得沉淀物分别在650℃下使用马弗炉焙烧4h，使用X'Pert PRO MPD型X射线粉末衍射仪表征焙烧后产物的晶型结构，确定其分别为CuFe2O4、MnFe2O4、CdFe2O4、ZnFe2O4。这些铁氧体材料具有磁性，可以作为磁分离过程的磁种或用作水处理行业降解有机污染物的吸附剂、催化剂，具有很好的应用前景和商业价值。
表1各实施例的处理结果
上述各实施例的结果表明，本发明的方法处理含重金属染料废水所需的时间极短，且能够同时有效去除废水中的染料和重金属。生成的金属氧化物具有一定的回收利用价值，能回收成本，实现资源的回收利用。本发明中所采用的Fe2+，纯度要求不高，并且可采用富含Fe2+的重金属废水来代替投加的亚铁盐，实现以废治废，大大降低了处理成本。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种含重金属染料废水的处理方法，包括：在搅拌条件下，向待处理的含重金属染料废水中加入Fe2+并调节pH值至4～10，反应1～15min后固液分离即可。
2.根据权利要求1所述的含重金属染料废水的处理方法，其中，在所述的含重金属染料废水中，所述重金属包括以离子状态存在的铜、镉、锰和锌中的一种或多种；所述染料包括阳离子染料和/或阴离子染料。
3.根据权利要求2所述的含重金属染料废水的处理方法，所述阳离子染料包括亚甲基蓝和/或结晶紫；所述阴离子染料包括刚果红和/或酒石黄。
4.根据权利要求1所述的含重金属染料废水的处理方法，其中，在所述的含重金属染料废水中，所述重金属的浓度范围为100～1200mg/L；所述染料的浓度范围为50～1000mg/L。
5.根据权利要求1所述的含重金属染料废水的处理方法，所述搅拌的方式为磁力搅拌或机械搅拌，所述搅拌的速度为50～500r/min，更优选为200r/min。
6.根据权利要求1所述的含重金属染料废水的处理方法，所述Fe2+选自亚铁盐或含Fe2+的废水，所述亚铁盐更优选硫酸亚铁和/或氯化亚铁；
所述Fe2+的加入量为300～2000mg/L。
7.根据权利要求1所述的含重金属染料废水的处理方法，所述调节pH值是通过投加固体碱或氨水实现的，所述的固体碱更优选氢氧化钠和/或氢氧化钾。
8.根据权利要求1所述的含重金属染料废水的处理方法，其中，所述调节pH值是调节至6～9。
9.根据权利要求1所述的含重金属染料废水的处理方法，其中，所述反应的时间为4～6min；所述反应的温度为15～70℃，更优选为15～25℃。
10.根据权利要求1所述的含重金属染料废水的处理方法，所述固液分离的方法采用重力沉降、磁分离、过滤分离和离心分离中的一种或多种。
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