CN109019743A - 利用铁盐-脱硫石膏体系去除EDTA-Pb的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用铁盐‑脱硫石膏体系去除EDTA‑Pb的方法，属于固体废物处理及资源化技术领域。本发明构建了铁盐‑脱硫石膏体系，铁离子作为置换剂，置换与羧基螯合的铅，释放出铅离子，脱硫石膏作为铅离子的捕获剂，将铅离子沉淀分离。本发明操作简单，成本低廉，利用铁盐‑脱硫石膏体系快速去除EDTA‑Pb，达到以废治废的目的，在没有破坏有机物的情况下，实现了螯合态铅在5min内去除98％，具有良好的应用前景。

Description

利用铁盐-脱硫石膏体系去除EDTA-Pb的方法
技术领域
本发明属于固体废物处理及资源化技术领域，涉及一种利用铁盐-脱硫石膏体系去除EDTA-Pb的方法。
背景技术
重金属污染一直是废水处理的焦点，然而大多数去除重金属的办法都集中于去除游离的重金属，如吸附、离子交换、膜分离等，但在现实中，相当数量的重金属与天然水中的各种有机配体或来自工厂的工业废水复合，由于配体的强复合能力，这种金属螯合物具有很高的稳定性，难以用传统的方式去除。目前对于重金属螯合物的处理方法大致分为两种，一种是破坏有机物使金属离子释放，典型的处理过程包括电化学氧化、Fenton氧化、UV/H2O2，这些过程可以将配体破坏掉，金属离子从中释放，然后用传统方式去除。Muhammad V等利用TiO2辅助光催化的方式来降解EDTA-Pb，其去除速率较慢，需60min达到反应平衡，且降解成本较高(Muhammad V.TiO2-Assisted photocatalysis of lead-EDTA[J].WaterResearch,2000,34(3):952-964.)。另一种是不破坏有机物的方法，最为典型的就是吸附与膜分离，他们对金属螯合物的去除率有限，目前还远不能让人满意，Zhen H等利用重金属捕获剂DTC(二硫代氨基甲酸酯)直接吸附EDTA-Cu，吸附容量仅为34mg/g(Zhen H B,etal.Characteristics of heavy metals capturing agent dithiocarbamate(DTC)fortreatment of ethylene diamine tetraacetic acid–Cu(EDTA–Cu)contaminatedwastewater[J].Chemical Engineering Journal,2012,209(20):547-557.)。金属螯合物的去除仍需要做更多的工作。
铅是一种典型的重金属，它对人体有较大毒性，并可在人体内积累，2017年10月27日，世界卫生组织国际癌症研究机构将铅归于2B类致癌物清单中。铅在工业中使用比较广泛，如铅蓄电池、电镀行业等，EDTA(乙二胺四乙酸)等典型的络合剂也广泛应用在电镀等行业中，形成了EDTA-Pb污染物。
脱硫石膏是一种固体废弃物，主要成分和天然石膏类似，为二水硫酸钙CaSO4·2H2O，含量≥93％，是烟气脱硫过程的副产品。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用铁盐-脱硫石膏体系去除EDTA-Pb的方法，该方法能够高效清洁地实现络合重金属污染的治理。
实现本发明目的的技术方案如下：
利用铁盐-脱硫石膏体系去除EDTA-Pb的方法，包括以下步骤：
步骤1，脱硫石膏预处理：将脱硫石膏破碎后清洗，烘干，研磨，过筛，得到脱硫石膏粉末；
步骤2，在EDTA-Pb溶液中依次投加铁盐与脱硫石膏粉末，调节pH为2.0～4.0，振荡，充分混匀，至吸附完全。
步骤1中，所述的过筛为过100～200目筛。
步骤2中，所述铁盐选自氯化铁或硝酸铁等，所述的铁盐可以为固体和溶液，为了更好的控制铁盐的量，优选为铁盐溶液。
步骤2中，所述的振荡速度为250～350r/min。
步骤2中，所述的吸附时间为1min～5min。
铁盐是一种清洁的化合物，当铁离子与EDTA-Pb接触时，可以置换出螯合态的铅，脱硫石膏是一种无毒的物质，经烘干、研磨、过筛后可作为Pb的捕获剂。铁盐溶液由于铁离子的水解呈现出弱酸性，为置换Pb提供了良好的环境。本发明采用铁盐与脱硫石膏体系，快速去除了废水中大量的铅离子，具有一定的可行性和实际应用意义。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)构建了铁盐-脱硫石膏体系，在没有破坏有机物的情况下，实现了螯合态铅在5min内去除98％。
(2)利用火电厂脱硫石膏，原料来源广，成本低廉，为脱硫石膏的综合利用开辟了新途径，达到以废治废的目的，利于后续工程化应用，应用前景良好。
附图说明
图1为3种处理方法对EDTA-Pb的去除效果图。
图2为钙离子的存在下铁盐-脱硫石膏体系对EDTA-Pb的去除效果图。
图3为镁离子的存在下铁盐-脱硫石膏体系对EDTA-Pb的去除效果图。
图4为钠离子的存在下铁盐-脱硫石膏体系对EDTA-Pb的去除效果图。
图5为不同pH条件下铁盐-脱硫石膏体系对EDTA-Pb的去除效果图。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步的详细描述。
实施例1：铁盐-脱硫石膏体系与分别使用铁盐与脱硫石膏的区别
本应用试验采用铁盐为六水合氯化铁，配置为100mM的氯化铁溶液备用，EDTA-Pb采用乙二胺四乙酸与硝酸铅以摩尔比为1：1的比例混合，在沸腾条件下制得10mM的EDTA-Pb。实验中选取3mM的EDTA-Pb作为目标污染物，将15mL铅储备液加入100mL锥形瓶中，稀释至48.5mL,，以铁铅摩尔比1:1投加氯化铁溶液1.5mL，之后以1g/L投加脱硫石膏，密封锥形瓶，在反应器中的停留时间为3h，温度为25±1℃，转速为250r/min。其他两组反应与此类似，为单独投加氯化铁溶液与单独投加脱硫石膏，投加量与之前保持一致。图1为3种处理方法对EDTA-Pb的去除效果图，可以从图1看出，铁盐-脱硫石膏体系反应很快，在5min左右就几乎达到平衡，反应结束时，Pb的浓度降低至0.0868mM，去除率达到97.1％。而单独投加氯化铁与脱硫石膏的两个反应没有观察到Pb的浓度下降。
实施例2：共存离子对铁盐-脱硫石膏体系去除EDTA-Pb效果的影响。
钙、镁、钠离子是水中常见的离子，研究其对体系的影响是有必要的，实验中选取3mM的EDTA-Pb作为目标污染物，将15mL铅储备液加入100mL锥形瓶中，再加入不同浓度的金属离子，再稀释至48.5mL，以铁铅摩尔比1:1投加氯化铁溶液1.5mL，之后以1g/L投加脱硫石膏，密封锥形瓶，在反应器中的停留时间为3h，温度为25±1℃，转速为250r/min。一共3组实验，钙、镁、钠各一组，每组实验5个浓度梯度(浓度分别为0、1、5、10、50mM Ca2+/Mg2+/Na+)。图2为钙离子的存在下铁盐-脱硫石膏体系对EDTA-Pb的去除效果图，可以从图2看出低浓度的钙离子对体系去除铅没有明显影响，在50mM时有较小的影响去除率降低到83％。图3为镁离子的存在下铁盐-脱硫石膏体系对EDTA-Pb的去除效果图，图4为钠离子的存在下铁盐-脱硫石膏体系对EDTA-Pb的去除效果图。图3、图4中看出镁离子和钠离子对体系都没有明显影响，去除率仍在97％左右。
实施例3：pH对铁盐-脱硫石膏体系去除EDTA-Pb效果的影响。
pH是指溶液中氢离子的总数和总物质的量的比，是体现溶液酸碱性的重要参数，也是影响去除过程的重要参数。实验中选取3mM的EDTA-Pb作为目标污染物，将15mL铅储备液分别加入5个100mL锥形瓶中，再稀释至48.5mL，调节5个样品pH为2-6，后以铁铅摩尔比1:1投加氯化铁溶液1.5mL，之后以1g/L投加脱硫石膏，密封锥形瓶，在反应器中的停留时间为3h，温度为25±1℃，转速为250r/min。图5为不同pH条件下铁盐-脱硫石膏体系对EDTA-Pb的去除效果图，可以从图5种看出，在pH为2时去除效果最好，达到98％以上，随着pH的升高，去除率也下降，这是由于高pH导致的Fe3+的水解，无法完全置换出Pb离子，在pH为6时效果最差，去除率也达到了85.5％，说明pH对去除体系的抑制不大，pH可以较为灵活的控制在2-4，去除率即可以达到91％以上。

Claims (6)

1.利用铁盐-脱硫石膏体系去除EDTA-Pb的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，脱硫石膏预处理：将脱硫石膏破碎后清洗，烘干，研磨，过筛，得到脱硫石膏粉末；
步骤2，在EDTA-Pb溶液中依次投加铁盐与脱硫石膏粉末，调节pH为2.0～4.0，振荡，充分混匀，至吸附完全。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1中，所述的过筛为过100～200目筛。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2中，所述铁盐选自氯化铁或硝酸铁。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2中，所述的铁盐为固体和溶液。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2中，所述的振荡速度为250～350r/min。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2中，所述的吸附时间为1min～5min。
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