CN107892375B - 含氯溶液中氯离子的去除方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种基于铋系物质除氯的方法，将一定尺寸的铋系物质加入到含氯溶液中，调节含氯溶液的pH值、温度和搅拌时间，并且控制铋离子与氯离子的摩尔比，过滤后得到合格滤液和除氯产品。与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：本发明基于铋系物质，能够处理不同种类的含氯溶液，并可获得90％以上的除氯效率；除氯产物还可作为颜料和半导体材料使用，也可进行脱氯再循环使用。

Description

含氯溶液中氯离子的去除方法
技术领域
本发明涉及一种基于铋系物质除氯的方法，属于含氯溶液资源化利用领域。
背景技术
含氯溶液主要来源于工业废水和生活污水等，由于其氯离子含量很高，不仅会毒害农作物，威胁人体健康，而且会引起相应管道的严重腐蚀。目前处理氯离子的常用方法包括离子交换法、蒸发法、电渗析法、反渗透法和电吸附法等。但由于投资高、能耗大、易结垢或二次污染等问题，这些处理方法都受到一定的限制。
采用沉淀剂处理含氯溶液是一种比较常用方法。硝酸银是最早的除氯剂，其可将氯离子除至微量，但其成本很高。周贵忠等人(多孔铁-碳-稀土合金填料对高盐废水中氯离子的去除[J],环境工程学报,2013,7,2167)采用多孔铁-碳-稀土合金填料对变性淀粉废水进行除氯，除氯效率为27％。任志峰等人(焙烧水滑石去除氯离子性能研究[J],2002,19,339)采用焙烧水滑石对模拟NaCl配水进行除氯，除氯效率可达95％。胡玉才等人(焙烧水滑石对氯离子的去除性能研究[J],化学工程师,2005,113,07)也考察了不同温度焙烧的水滑石对氯离子的去除性能，其最高除氯效率可达39％。程志磊等人(超高石灰铝法去除水中氯离子实验研究[J],2015,35,38)采用超高石灰铝对模拟NaCl配水进行除氯，除氯效率可达80％。阮东辉等人(超高石灰铝法脱除废水中高浓度氯离子的研究[J],石化技术与应用,2016,34,29)也采用超高石灰铝对炼油废水进行除氯，除氯效率可达89％。以上这些基于氧化钙和偏铝酸钠等与氯离子结合的方法，虽然能达到一定的效果，但是会产生大量的污泥等废弃物包裹脱氯剂，因此难以再资源化利用。另外，何乐平(CN 204778925 U)等采用活性炭滤芯进行除氯。包伦恒(CN 104058490 A)采用维生素C对自来水进行除氯。叶标等人(CN102851494 A)采用氯化亚铜进行除氯，并进行相应的循环回收使用。但这些沉淀剂也存在处理效果有限、成本高及稳定性差等问题。当前，一些新兴的除氯方法，如电解处理工艺，虽然可较大幅度地降解含氯废液中的有机物、氨氮等，但电解过程中会产生氧化剂氯气，逸散到空气中会造成严重的二次污染。又如光催化法处理含氯废液，由于氯离子具有较强的还原能力，会竞争强氧化剂羟基自由基，而削弱光催化处理废液的有机物降解效率。因此，含氯废液中的氯离子极大地阻碍了其自身的无害化降解。
发明内容
针对现有含氯溶液处理技术的不足，本发明的目的是提供一种基于铋系物质除氯的方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明提供了一种含氯溶液中氯离子的去除方法，其包括如下步骤：
将铋系物质和含氯废水混合，搅拌均匀后，进行固液分离，得到合格废水。
作为优选方案，所述铋系物质选自Bi2O3、Bi(NO3)3、Bi(OH)3、Bi2WO6、BiVO4、BiFeO3、Bi25FeO40、Bi12TiO20、FeBi5Ti3O15、Bi11Ti6Fe3O33、Bi5Ti3FeO15、Bi24Fe2O39、Bi4Ti3O12、Bi2Fe4O9、BiONO3、[BiCS(NH2)2](NO3)3、BiCaO、Bi3Ca0.5O10P2、Al3Bi5I12、AlBiO3、Al4Bi2O9中的一种或者多种。
作为优选方案，所述铋系物质的粒径为2～1000nm。
作为优选方案，所述含氯溶液为渗滤液、尿液、生活排水、城市污水、化工废液、有机废液、自来水中的一种或者多种。
作为优选方案，所述含氯溶液中氯离子的含量为50～100000mg/L。
作为优选方案，所述含氯溶液的pH值为0.1～7。
作为优选方案，所述含氯溶液的温度为10～50℃。
作为优选方案，在将铋系物质与含氯溶液混合后，Bi3+与Cl-的摩尔比(0.5～2):1。
作为优选方案，所述搅拌时间为5～480min。
本发明方法的原理是利用铋系物质中的铋离子与氯离子结合，形成难溶的氯氧化铋物质，从而达到除氯并且获得除氯产品的目的。在含氯溶液的处理过程中，为了使除氯反应能够较快且有效地进行，含氯溶液的pH值需要预先调节到酸性至中性的范围(0.1～7)；如果在碱性条件下，将不利于铋系物质的除氯反应。对于铋系物质来说，其不同的尺寸大小对除氯时间和除氯效率具有明显的差异。小尺寸的铋系物质，如Bi2O3纳米颗粒，由于其比表面积大，活性高，除氯反应能够在短时间内完成，而且Bi2O3的利用率高，使除氯效果可达90％以上。而大尺寸的铋系物质，由于其比表面积小，反应活性比较低，所以除氯时间较长，除氯效率也较低；但控制合适的pH值，也能达到可观的除氯效率。含氯溶液的温度对铋系物质除氯反应也有重要的影响。温度低，铋系物质的除氯反应较慢，需要较长的时间；温度高的话，反应活性高，除氯速度比较快。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明采用不同种类、不同尺寸的铋系物质能够对不同种类的含氯溶液进行除氯，而且可根据速度和成本的要求，灵活选择纳米级至微米级的铋系物质；
2、本发明采用铋系物质对含氯溶液进行除氯，可在极短的时间内完成，并且除氯效率可达90％以上；
3、本方法得到的除氯铋系物质产物即可作为功能材料，如颜料和半导体材料涂层等使用，也可进行脱氯再循环使用。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例1
Bi2O3纳米颗粒对渗滤液所含氯离子的去除
获取氯离子浓度为3500mg/L的渗滤液，将其pH值调为0.1。加入尺寸分布为2～8nm的Bi2O3纳米颗粒，所得Bi3+与Cl-的摩尔比0.5:1。在10℃条件下搅拌5min后，将所得混合胶体溶液进行过滤。对滤液进行氯离子含量测定，可计算得到68％的除氯效率。对滤渣进行物相鉴定，可得到其主要物相为BiOCl。
实施例2
Bi2O3纳米颗粒对渗滤液所含氯离子的去除
获取氯离子浓度为10000mg/L的有机废液，将其pH值调为3。加入尺寸分布为2～8nm的Bi2O3纳米颗粒，所得Bi3+与Cl-的摩尔比1:1。在30℃条件下搅拌30min后，将所得混合胶体溶液进行过滤。对滤液进行氯离子含量测定，可计算得到95％的除氯效率。对滤渣进行物相鉴定，可得到其主要物相为BiOCl。
实施例3
Bi25FeO40纳米颗粒对尿液所含氯离子的去除
获取氯离子浓度为5000mg/L的尿液，将其pH值调为1。加入尺寸分布为10～50nm的Bi25FeO40纳米颗粒，所得Bi3+与Cl-的摩尔比1:1。在25℃条件下搅拌60min后，将所得混合胶体溶液进行过滤。对滤液进行氯离子含量测定，可计算得到90％的除氯效率。对滤渣进行物相鉴定，可得到其主要物相包括BiOCl和Fe2O3，并且这种滤渣产品可采用磁铁进行分离回收。
实施例4
Bi4Ti3O12纳米颗粒对不合格自来水所含氯离子的去除
获取氯离子浓度为50mg/L的尿液，将其pH值调为7。加入尺寸分布为10～20nm的Bi4Ti3O12纳米颗粒，所得Bi3+与Cl-的摩尔比1:1。在30℃条件下搅拌120min后，将所得混合胶体溶液进行过滤。对滤液进行氯离子含量测定，可计算得到99.5％的除氯效率。对滤渣进行物相鉴定，可得到其主要物相包括BiOCl和TiO2，可作为光催化材料使用。
实施例5
Bi12TiO20纳米颗粒对化工废液所含氯离子的去除
获取氯离子浓度为100000mg/L的化工废液，将其pH值调为5。加入尺寸分布为20～50nm的Bi12TiO20纳米颗粒，所得Bi3+与Cl-的摩尔比2:1。在30℃条件下搅拌200min后，将所得混合胶体溶液进行过滤。对滤液进行氯离子含量测定，可计算得到95％的除氯效率。对滤渣进行物相鉴定，可得到其主要物相包括BiOCl和TiO2，可作为光催化材料使用。
实施例6
Bi2O3颗粒对城市污水所含氯离子的去除
获取氯离子浓度为1000mg/L的城市污水，将其pH值调为4。加入尺寸分布为500～1000nm的Bi2O3颗粒，所得Bi3+与Cl-的摩尔比2:1。在50℃条件下搅拌480min后，将所得混合胶体溶液进行过滤。对滤液进行氯离子含量测定，可计算得到85％的除氯效率。对滤渣进行物相鉴定，可得到其主要物相为BiOCl。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (1)

1.一种含氯溶液中氯离子的去除方法，其特征在于，包括如下步骤：
获取氯离子浓度为50mg/L的尿液，将其pH值调为7；
加入尺寸分布为10～20nm的Bi4Ti3O12纳米颗粒，所得Bi3+与Cl-的摩尔比1:1；
在30℃条件下搅拌120min后，将所得混合胶体溶液进行过滤。
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