CN110217852A - 一种利用硼泥对含重金属酸性矿山废水的吸附处理方法 - Google Patents

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李嘉欣
王涛
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Abstract

本发明公开了一种利用硼泥对含重金属酸性矿山废水的吸附处理方法，包括以下步骤：(1)：将硼泥经200目分样筛筛分，烘干，备用；(2)：用CuSO4·5H2O配制成含有Cu2+浓度为200mg/L、体积为100mL的酸性矿山废水模拟水样；(3)：将0.4‑0.5g的硼泥添加到模拟水样中，调节其溶液PH为4‑6，在25℃、100‑200r/min条件下振荡180‑300min。本发明利用硼泥碱度大、比表面积大、分散性好的特性处理含Cu2+酸性矿山废水，其去除率高，价格低廉，可实现固废资源化利用，为研发高效环保的吸附材料提供新思路。

Description

一种利用硼泥对含重金属酸性矿山废水的吸附处理方法
技术领域
本发明属于矿山废水处理技术领域，尤其涉及一种利用硼泥对含重金属酸性矿山废水的吸附处理方法。
背景技术
随着我国经济社会对矿产资源的需求加大，由此产生的矿山废水成为全球水生态系统中的又一大污染源。暴露于氧气和水中的黄铁矿等硫化矿物形成的酸性矿山废水，主要特点是酸度高并具有高浓度的铅、铬、镉、铜等重金属离子。这些重金属不能在生物体内降解，会通过食物链等作用进入人体从而危害健康。
目前，常用的AMD处理技术有中和沉淀法、氧化还原法、硫化沉淀法、吸附法、微生物法等。吸附法常用一些工农业、矿物加工等廉价废料处理重金属，如膨润土、硅藻土、沸石等多孔材料。由于其具有操作简单、效率高、无二次污染等优点，因此吸附法成为目前最有效的废水治理技术。
而在现有技术中，利用硼泥处理矿山废水中的重金属还没有相关报道。
发明内容
基于以上现有技术的不足，本发明所解决的技术问题在于提供一种利用硼泥对含重金属酸性矿山废水的吸附处理方法，利用硼泥碱度大、比表面积大、分散性好的特性处理含Cu2+酸性矿山废水，其去除率高，价格低廉。
为了解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案来实现：本发明提供一种利用硼泥对含重金属酸性矿山废水的吸附处理方法，包括以下步骤：
(1)：将硼泥经200目分样筛筛分，烘干，备用；
(2)：用CuSO4·5H2O配制成含有Cu2+浓度为200mg/L、体积为100mL的酸性矿山废水模拟水样；
(3)：将0.4-0.5g的硼泥添加到模拟水样中，调节其溶液PH为4-6，在25℃、100-200r/min条件下振荡180-300min。
进一步的，所述步骤(1)中硼泥为生产硼酸、硼砂产品产生的废渣。
进一步的，所述步骤(1)中硼泥包括以下重量份数的组分：二氧化硅22.10份，氧化铝3.11份，氧化铁9.56份，氧化镁54.48份，氧化钙6.55份，氧化钠1.84份，氧化钾0.64份，其它1.72份。
由上，本发明的利用硼泥对含重金属酸性矿山废水的吸附处理方法至少具有如下有益效果：
1、利用硼泥碱度大、比表面积大、分散性好的特性处理含Cu2+酸性矿山废水，其去除率高，价格低廉，可实现固废资源化利用，为研发高效环保的吸附材料提供新思路。
2、硼泥对Cu2+的等温吸附符合Freundlich模型，吸附动力学符合准二级动力学模型。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下结合优选实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍。
图1为本发明中硼泥处理Cu2+的Langmuir等温式拟合图；
图2为本发明中硼泥处理Cu2+的Freundlich等温式拟合图；
图3为本发明中硼泥对Cu2+的准一级动力学拟合图；
图4为本发明中硼泥对Cu2+的准二级动力学拟合。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的具体实施方式，其作为本说明书的一部分，通过实施例来说明本发明的原理，本发明的其他方面、特征及其优点通过该详细说明将会变得一目了然。在所参照的附图中，不同的图中相同或相似的部件使用相同的附图标号来表示。
本发明实施例中所用的硼泥取自辽宁省某镁业有限公司，所用的化学药品及试剂均为分析纯，所用的设备名称包括：电子天平BS224S，气浴恒温振荡器SHZ-82，电热鼓风干燥箱HG101-2A，原子吸收分光光度计Z-2000，pH计PHS-3C。
参照图1-图4，以下结合附图及具体实施例对本发明进行具体的详细说明。
实施例1
一种利用硼泥对含重金属酸性矿山废水的吸附处理方法，包括以下步骤：
(1)：将硼泥经200目分样筛筛分，烘干，备用；
(2)：用CuSO4·5H2O配制成含有Cu2+浓度为200mg/L、体积为100mL的酸性矿山废水模拟水样；
(3)：将0.5g的硼泥添加到模拟水样中，调节其溶液PH为5，在25℃、200r/min条件下振荡180min。
其中，所述步骤(1)中硼泥为生产硼酸、硼砂产品产生的废渣。
其中，所述步骤(1)中硼泥包括以下重量份数的组分：二氧化硅22.10份，氧化铝3.11份，氧化铁9.56份，氧化镁54.48份，氧化钙6.55份，氧化钠1.84份，氧化钾0.64份，其它1.72份。
本实施例中，经实验证明，硼泥对Cu2+的去除率可达98.47％。
实施例2
一种利用硼泥对含重金属酸性矿山废水的吸附处理方法，包括以下步骤：
(1)：将硼泥经200目分样筛筛分，烘干，备用；
(2)：用CuSO4·5H2O配制成含有Cu2+浓度为200mg/L、体积为100mL的酸性矿山废水模拟水样；
(3)：将0.45g的硼泥添加到模拟水样中，调节其溶液PH为4，在25℃、100r/min条件下振荡300min。
其中，所述步骤(1)中硼泥为生产硼酸、硼砂产品产生的废渣。
其中，所述步骤(1)中硼泥包括以下重量份数的组分：二氧化硅22.10份，氧化铝3.11份，氧化铁9.56份，氧化镁54.48份，氧化钙6.55份，氧化钠1.84份，氧化钾0.64份，其它1.72份。
本实施例中，经实验证明，硼泥对Cu2+的去除率可达96.22％。
实施例3
一种利用硼泥对含重金属酸性矿山废水的吸附处理方法，包括以下步骤：
(1)：将硼泥经200目分样筛筛分，烘干，备用；
(2)：用CuSO4·5H2O配制成含有Cu2+浓度为200mg/L、体积为100mL的酸性矿山废水模拟水样；
(3)：将0.4g的硼泥添加到模拟水样中，调节其溶液PH为6，在25℃、150r/min条件下振荡240min。
其中，所述步骤(1)中硼泥为生产硼酸、硼砂产品产生的废渣。
其中，所述步骤(1)中硼泥包括以下重量份数的组分：二氧化硅22.10份，氧化铝3.11份，氧化铁9.56份，氧化镁54.48份，氧化钙6.55份，氧化钠1.84份，氧化钾0.64份，其它1.72份。
本实施例中，经实验证明，硼泥对Cu2+的去除率可达95.91％。
本实施例，配制不同浓度的含Cu2+模拟水样，各取100mL投入0.5g硼泥，在25℃、200r/min条件下测定不同时间Cu2+剩余浓度，直到溶液中剩余Cu2+浓度基本不变，即达到吸附平衡。根据平衡浓度Ce和平衡吸附量qe进行等温拟合。
Langmuir方程：
Freundlich方程：
式中：qe-平衡吸附量，mg/g；
a-Langmuir常数；
b-单层饱和吸附量，mg/g；
Ce-吸附平衡时溶液中Cu2+的剩余浓度，mg/L；
K、n-Freundlich常数。
其中，硼泥吸附Cu2+的Langmuir方程参数见下表：
其中，硼泥吸附Cu2+的Freundlich方程参数见下表：
说明硼泥对Cu2+的吸附更符合Freundlich模型，且0.1<1/n<0.5，易于吸附。
本实施例中，在25℃、200r/min条件下，往体积为100mL，Cu2+浓度为200mg/L，pH为5的水样中投入0.5g硼泥，反应10min、30min、60min、90min、120min、180min、240min、300min取出，对硼泥处理Cu2+的吸附量qt与反应时间t进行拟合。
准一级吸附速率方程：
准二级吸附速率方程：
式中：k1-准一级动力学速率常数，min-1；
K2-准二级动力学速率常数，g/(mg〃min)；
qt-t时刻的吸附量；
qe-平衡吸附量。
其中，硼泥处理Cu2+的动力学拟合参数见下表：
以上说明硼泥对Cu2+的吸附效果随时间的变化过程更符合准二级动力学模型。
本发明的硼泥是一种比表面积大的碱性矿物废渣，每年全国硼泥排放量达100多万吨，仅辽宁省的堆放量就有2000多万吨，不仅占用土地，其碱性还会严重污染周围环境，利用其处理含Cu2+酸性矿山废水，价格低廉，可实现固废资源化利用。
以上所述是本发明的优选实施方式而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和变动，这些改进和变动也视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种利用硼泥对含重金属酸性矿山废水的吸附处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)：将硼泥经200目分样筛筛分，烘干，备用；
(2)：用CuSO4·5H2O配制成含有Cu2+浓度为200mg/L、体积为100mL的酸性矿山废水模拟水样；
(3)：将0.4-0.5g的硼泥添加到模拟水样中，调节其溶液PH为4-6，在25℃、100-200r/min条件下振荡180-300min。
2.如权利要求1所述的利用硼泥对含重金属酸性矿山废水的吸附处理方法，其特征在于，所述步骤(1)中硼泥为生产硼酸、硼砂产品产生的废渣。
3.如权利要求1所述的利用硼泥对含重金属酸性矿山废水的吸附处理方法，其特征在于，所述步骤(1)中硼泥包括以下重量份数的组分：二氧化硅22.10份，氧化铝3.11份，氧化铁9.56份，氧化镁54.48份，氧化钙6.55份，氧化钠1.84份，氧化钾0.64份，其它1.72份。
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11315005A (ja) * 1998-05-01 1999-11-16 Kubota Corp 汚水中に含まれるホウ素を利用した衛生害虫駆除剤の製造方法

Patent Citations (1)

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JPH11315005A (ja) * 1998-05-01 1999-11-16 Kubota Corp 汚水中に含まれるホウ素を利用した衛生害虫駆除剤の製造方法

Non-Patent Citations (2)

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Title
李建华主编: "《环境科学与工程技术辞典 修订版 下》", 31 October 2005, 中国环境出版社 *
李慧等: ""硼泥酸浸渣对水溶液中Cu2+的吸附性能研究"", 《非金属矿》 *

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