CN108178369A - 一种利用单过硫酸盐强化锰砂去除水中铅离子的方法 - Google Patents
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Abstract
一种利用单过硫酸盐强化锰砂去除水中铅离子的方法,它涉及水处理方法,解决了现有除铅技术存在铅离子去除效率低、使用操作不方便、很难进行大规模应用的问题。本发明的方法:向待处理水中加入单过硫酸盐,将水引入装有锰砂的过滤床进行过滤,单过硫酸盐在锰砂的催化作用下迅速将Pb2+氧化为PbO2颗粒,生成的PbO2颗粒被截留到锰砂表面,即完成铅离子的去除。本发明单过硫酸盐化学性质稳定,运输、储存方便,操作简单,不需要额外增加处理设备,能够在水厂进行大规模应用,锰砂催化其将Pb2+氧化为PbO2速度快,铅离子去除效率高,且剩余单过硫酸盐作为消毒剂还可以对过滤后水进行消毒处理,不产生有毒有害副产物。
Description
技术领域
本发明涉及饮用水处理领域,尤其涉及一种去除饮用水中铅离子的方法。
背景技术
铅(Pb)具有熔点低、密度高、抗腐蚀、易于机械加工等特点而被广泛应用于国民经济各个领域,如橡胶生产、蓄电池生产、电缆等。大量而广泛的使用导致铅以各种形式排放到环境中,造成水体、土壤和大气污染。铅的毒性很大,可经皮肤、消化道、呼吸道等进入人体,在人体内蓄积,主要分布于肝、肾、脾、胆、脑中,尤以肝、肾中的浓度最高。铅可强烈抑制ATP酶的活化,导致神经系统的铅中毒,铅中毒可直接损伤人和动物的甲状腺功能,降低垂体激素的分泌及肾上腺皮质的机能,还可损伤生殖细胞及降低性功能。而儿童对铅毒害作用的敏感性要高于成年人,由于儿童的脑组织发育不完善,铅容易在儿童脑部蓄积,导致儿童中枢神经系统紊乱。如,2009年8月,陕西省凤翔县615名儿童血铅超标,其中166人属于中度、重度铅中毒,需要住院进行排铅治疗,主要是由于凤翔县长青镇建成了年产10万吨的铅锌冶炼项目和年产70万吨的焦化项目导致环境污染造成的。2012年3月,广东省韶关市仁化县董塘镇有37名14岁以下儿童被查出血铅超标,而血铅超标的原因,与邻近的丹霞冶炼厂有关。基于上述原因,我国对生活饮用水中前浓度做了一定的限制,《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)中规定铅的限值为10μg/L。
目前,去除水中铅离子的方法主要有吸附法、离子交换法等,而研究最多的是吸附法,采用不同种类的吸附剂及对吸附剂进行不同形式的改性,来实现对水中铅离子的去除。专利CN102172510A公开了MnO2/Fe3O4复合吸附剂的制备方法及其去除水中铅的方法,通过共沉淀法将MnO2负载到Fe3O4上获得MnO2/Fe3O4复合吸附剂,对铅离子进行吸附。专利CN103071446A公开了磁性钛酸钠纳米管的两步水热制备方法及其在吸附去除水中Pb2+的应用,通过两步水热法制备一种负载铁酸钻的磁性钛酸钠纳米管,对水中铅离子进行吸附。专利CN101891289A公开了一种去除水源水中铅的有效方法,向絮凝池的含铅原水中投加高锰酸钾与硫酸锰,絮凝后进入斜管沉淀池,沉后水经滤池过滤。专利CN106587288A公开了一种电吸附去除水中铅离子的方法,利用酸化活性炭纤维作为电极材料电吸附去除水中铅离子。
综上所述,去除水中铅离子的方法存在铅离子吸附去除效率低,吸附剂制备复杂,使用不方便,很难进行大规模应用的缺点。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有去除水中铅离子的方法存在铅离子去除效率低,使用操作不方便、很难进行大规模应用的问题,而提供了一种利用单过硫酸盐强化锰砂去除水中铅离子的方法。
本发明的一种利用单过硫酸盐强化锰砂去除水中铅离子的方法,是通过以下步骤实现的:
一、向待处理水中加入单过硫酸盐,控制单过硫酸盐浓度为5~100mg/L;
二、将含有单过硫酸盐的待处理水引入装有锰砂的过滤床,进行过滤处理后,即完成所述的利用单过硫酸盐强化锰砂去除水中铅离子的方法。
所述待处理水为地下水,地表水经混凝、沉淀处理后出水,流程见图1。
所述单过硫酸盐为单过硫酸钾、单过硫酸钠和单过硫酸铵中的一种或几种的混合物。
本发明一种利用单过硫酸盐强化锰砂去除水中铅离子方法的原理:单过硫酸盐(PMS,HSO5 -)能够迅速将吸附在锰砂表面的铅离子(Pb2+)氧化为二氧化铅(PbO2)颗粒,生成的PbO2颗粒被截留到锰砂表面,达到去除水中Pb2+的目的,反应机理见图2。同时,剩余的单过硫酸盐还可以作为消毒剂对过滤后水进行消毒处理。
本发明的一种利用单过硫酸盐强化锰砂去除水中铅离子的方法具有以下优点:
(1)氧化剂单过硫酸盐化学性质稳定,运输、储存方便,价格适中,商业易得;
(2)单过硫酸盐已被国家正式列入饮用水消毒剂产品目录,操作简单方便,不需要额外增加设备,不改变给水厂原有处理工艺,能够进行大规模应用,同时剩余的单过硫酸盐可以作为消毒剂对过滤后水进行消毒处理;
(3)在锰砂催化作用下单过硫酸盐能够迅速将Pb2+氧化为PbO2,铅离子去除效率高,去除率达96%以上;
(4)单过硫酸盐不与水中存在的天然有机物或溴化物反应产生有毒有害卤代副产物。
附图说明
图1是利用单过硫酸盐强化锰砂去除水中铅离子方法的工艺流程;
图2是利用单过硫酸盐强化锰砂去除水中铅离子方法的反应原理。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式,还包括各具体实施方式间的任意组合。
具体实施方式二:本实施方式的一种利用单过硫酸盐强化锰砂去除水中铅离子的方法,是通过以下步骤实现的:
一、向待处理水中加入单过硫酸盐(PMS,SO5 2-),控制单过硫酸盐浓度为5~100mg/L;
二、将含有单过硫酸盐的待处理水引入装有锰砂的过滤床,进行过滤处理后,即完成所述的利用单过硫酸盐强化锰砂去除水中铅离子的方法。
所述待处理水为地下水,地表水经混凝、沉淀处理后出水,流程见图1。
本实施方式的一种利用单过硫酸盐强化锰砂去除水中铅离子方法的原理:单过硫酸盐(PMS,HSO5 -)能够迅速将吸附在锰砂表面的铅离子(Pb2+)氧化为二氧化铅(PbO2)颗粒,生成的PbO2颗粒被截留到锰砂表面,达到去除水中Pb2+的目的,反应机理见图2。同时,剩余的单过硫酸盐还可以作为消毒剂对过滤后水进行消毒处理。
本实施方式的一种利用单过硫酸盐强化锰砂去除水中铅离子的方法具有以下优点:(1)氧化剂单过硫酸盐化学性质稳定,运输、储存方便,价格适中,商业易得;(2)单过硫酸盐已被国家正式列入饮用水消毒剂产品目录,操作简单方便,不需要额外增加设备,不改变给水厂原有处理工艺,能够进行大规模应用,同时剩余的单过硫酸盐可以作为消毒剂对过滤后水进行消毒处理;(3)在锰砂催化作用下单过硫酸盐能够迅速将Pb2+氧化为PbO2,铅离子去除效率高;(4)单过硫酸盐不与水中存在的天然有机物或溴化物反应产生有毒有害卤代副产物。
具体实施方式二:本实施方式与具体实施方式一不同的是:所述的待处理水中的单过硫酸盐浓度为10~90mg/L。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式三:本实施方式与具体实施方式一或二不同的是:所述的待处理水中的单过硫酸盐浓度为15~80mg/L。其它与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四:本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是:所述的待处理水中的单过硫酸盐浓度为20~70mg/L。其它与具体实施方式一至三之一相同。
具体实施方式五:本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是:所述的待处理水中的单过硫酸盐浓度为25~60mg/L。其它与具体实施方式一至四之一相同。
具体实施方式六:本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是:所述的待处理水中的单过硫酸盐浓度为30~50mg/L。其它与具体实施方式一至五之一相同。
具体实施方式七:本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是:所述的待处理水中的单过硫酸盐浓度为40mg/L。其它与具体实施方式一至六之一相同。
具体实施方式八:本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是:单过硫酸盐为单过硫酸钾、单过硫酸钠和单过硫酸铵中的一种或几种的混合物。其它步骤及参数与具体实施方式一至七之一相同。
本实施方式中单过硫酸盐为混合物时,以任意比混合。
通过以下实施例验证本发明的有益效果:
实施例1:本实施例的一种利用单过硫酸盐强化锰砂去除水中铅离子的方法,其是通过以下步骤实现的:待处理地下水中含100μg/L Pb2+,向其中投加10.0mg/L单过硫酸钾(KHSO5),然后将其引入锰砂滤池,过滤后利用等离子体质谱仪测试出水中剩余铅离子浓度为3μg/L,去除率达97%以上,小于《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)中规定铅离子10μg/L的限值。
实施例2:本实施例的一种利用单过硫酸盐强化锰砂去除水中铅离子的方法,其是通过以下步骤实现的:含100μg/L Pb2+的地表水,经过混凝、沉淀处理后,向出水中加入20mg/L单过硫酸钾(KHSO5),将其引入锰砂滤池,过滤后利用等离子体质谱仪测试出水中剩余铅离子浓度为4μg/L,去除率达96%,小于《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)中规定铅离子10μg/L的限值。
实施例3:本实施例的一种利用单过硫酸盐强化锰砂去除水中铅离子的方法,其是通过以下步骤实现的:待处理地下水中含200μg/L Pb2+,向其中投加20mg/L单过硫酸钠,然后将其引入锰砂滤池,过滤后利用等离子体质谱仪测试出水中剩余铅离子浓度为5μg/L,去除率达97.5%以上,小于《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)中规定铅离子10μg/L的限值。
实施例4:本实施例的一种利用单过硫酸盐强化锰砂去除水中铅离子的方法,其是通过以下步骤实现的:待处理地下水中含50μg/L Pb2+,向其中投加20mg/L单过硫酸铵,然后将其引入锰砂滤池,过滤后利用等离子体质谱仪测试出水中剩余铅离子浓度为2μg/L,去除率达96%以上,小于《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)中规定铅离子10μg/L的限值。
实施例5:本实施例的一种利用单过硫酸盐强化锰砂去除水中铅离子的方法,其是通过以下步骤实现的:待处理地下水中含300μg/L Pb2+,向其中投加30mg/L单过硫酸盐,单过硫酸盐是由单过硫酸钾和单过硫酸钠按摩尔比为1:1的比例混合而成,然后将其引入锰砂滤池,过滤后利用等离子体质谱仪测试出水中剩余铅离子浓度为6μg/L,去除率达98%以上,小于《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)中规定铅离子10μg/L的限值。
实施例6:本实施例的一种利用单过硫酸盐强化锰砂去除水中铅离子的方法,其是通过以下步骤实现的:待处理地下水中含300μg/L Pb2+,向其中投加40mg/L单过硫酸盐,单过硫酸盐是由单过硫酸钾和单过硫酸铵按摩尔比为2:1的比例混合而成,然后将其引入锰砂滤池,过滤后利用等离子体质谱仪测试出水中剩余铅离子浓度为5μg/L,去除率达98.3%以上,小于《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)中规定铅离子10μg/L的限值。
实施例7:本实施例的一种利用单过硫酸盐强化锰砂去除水中铅离子的方法,其是通过以下步骤实现的:待处理地下水中含200μg/L Pb2+,向其中投加300mg/L单过硫酸盐,单过硫酸盐是由单过硫酸钠和单过硫酸铵按摩尔比为1:2的比例混合而成,然后将其引入锰砂滤池,过滤后利用等离子体质谱仪测试出水中剩余铅离子浓度为7μg/L,去除率达96.5%以上,小于《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)中规定铅离子10μg/L的限值。
实施例8:本实施例的一种利用单过硫酸盐强化锰砂去除水中铅离子的方法,其是通过以下步骤实现的:待处理地下水中含500μg/L Pb2+,向其中投加50mg/L单过硫酸盐,其中,单过硫酸盐是由单过硫酸钾、单过硫酸钠与单过硫酸铵按摩尔比为1:1:1的比例混合而成,然后将其引入锰砂滤池,过滤后利用等离子体质谱仪测试出水中剩余铅离子浓度为8μg/L,去除率达98.4%以上,小于《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)中规定铅离子10μg/L的限值。
由此可见,利用单过硫酸盐强化锰砂去除铅离子的水处理方法具有比较突出的优势。
Claims (10)
1.一种利用单过硫酸盐强化锰砂去除水中铅离子的方法,其特征在于它是通过以下步骤实现的:
一、向待处理水中加入单过硫酸盐,控制单过硫酸盐浓度为5~100mg/L;
二、将含有单过硫酸盐的待处理水引入装有锰砂的过滤床,进行过滤处理后,即完成所述的利用单过硫酸盐强化锰砂去除水中铅离子的方法。
2.根据权利要求1所述的一种利用单过硫酸盐强化锰砂去除水中铅离子的方法,其特征在于单过硫酸盐为单过硫酸钾、单过硫酸钠和单过硫酸铵中的一种或几种按任意比组成的混合物。
3.根据权利要求1所述的一种利用单过硫酸盐强化锰砂去除水中铅离子的方法,其特征在于所述待处理水为地下水,地表水经混凝、沉淀处理后出水。
4.根据权利要求1所述的一种利用单过硫酸盐强化锰砂去除水中铅离子的方法,其特征在于所述的待处理水中的单过硫酸盐浓度为10~90mg/L。
5.根据权利要求1所述的一种利用单过硫酸盐强化锰砂去除水中铅离子的方法,其特征在于所述的待处理水中的单过硫酸盐浓度为15~80mg/L。
6.根据权利要求1所述的一种利用单过硫酸盐强化锰砂去除水中铅离子的方法,其特征在于所述的待处理水中的单过硫酸盐浓度为20~70mg/L。
7.根据权利要求1所述的一种利用单过硫酸盐强化锰砂去除水中铅离子的方法,其特征在于所述的待处理水中的单过硫酸盐浓度为25~60mg/L。
8.根据权利要求1所述的一种利用单过硫酸盐强化锰砂去除水中铅离子的方法,其特征在于所述的待处理水中的单过硫酸盐浓度为30~50mg/L。
9.根据权利要求1所述的一种利用单过硫酸盐强化锰砂去除水中铅离子的方法,其特征在于所述的待处理水中的单过硫酸盐浓度为40mg/L。
10.根据权利要求1所述的一种利用单过硫酸盐强化锰砂去除水中铅离子的方法,其特征在于所述的待处理水中铅离子含量为10~1000μg/L。
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