CN110697832A - 一种介电泳增强型铁氧化物处理含锑废水的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种介电泳增强型铁氧化物处理含锑废水的方法，以含锑废水为处理对象，以廉价易得的氢氧化铁微纳米微末为吸附剂，结合介电泳力辅助增强锑吸附及捕获吸附后的氢氧化铁粒子，其中含锑废水浓度为10‑40mg/L，氢氧化铁微纳米粉末粒径范围在0.1‑100μm，氢氧化铁吸附剂浓度在100‑400mg/L，外加直流电压为10‑30V，吸附时间为60‑180分钟。吸附后的锑含量最高可减少95％，且最多90％以上的吸附剂被电极所捕获，在提高锑吸附量的同时，减少了吸附时间，且极大减轻了吸附后悬浮的吸附剂颗粒分离的负担。

Description

一种介电泳增强型铁氧化物处理含锑废水的方法
技术领域
本发明涉及一种介电泳法分离和重金属吸附的交叉领域，具体涉及一种增强型铁氧化物处理含锑废水的方法。
背景技术
由于我国工业化进程的加快使得自然界中重金属废水呈现上升趋势，而未经处理或处理不达标的含重金属的工业废水直接排放到江河湖泊中，造成了所排放水体的污染。受重金属污染的水体无法得到自然净化，自然界中生物分解对重金属离子不起作用，造成水体永久污染无法直接回收利用，一定程度上加剧了我国可用淡水资源匮乏的现状。锑是目前造成水体污染的一种重金属，也是水质污染的重要重金属监测指标之一。水中的锑一般以锑的含氧酸盐形式存在于淡水、地下水以及排放的污废水中。锑是一种有毒元素，锑的毒性与其存在形态有很大的关系。水体中的锑因不同的环境条件，存在的形式也都不同：氧化条件下主要以Sb(OH)6-的Sb(V)形式存在；还原条件下多以Sb(OH)3，Sb(OH)2+，Sb(OH)4-的Sb(III)形式存在；当水中锑的含量增加时，锑的化合物易发生水解，Sb5+最终形成Sb2O3。水中不同形态的锑的化合物在不同浓度、不同的化学特性的情况下，一般会选取不同的方法进行处理，因此也会造成不同的处理方法达到不一样的处理效率。常见的用于处理水中锑污染的方法主要包括：混凝沉淀法、离子交换法、膜分离法、电化学法、生物法、吸附法。化学沉淀法是目前应用最广泛的工业废水处理方法，具有简单、易操作等特点，但是它适用于重金属初始浓度较高的废水，对浓度较低的重金属废水的去除效率偏低，且易产生大量的污泥；离子交换法可选择性地回收水体中的重金属，可去除多种重金属，出水水质含重金属离子浓度远低于化学沉淀法处理后的水中重金属离子的浓度，出水水质好，可回收重金属资源，产生的污泥量较少对环境无二次污染。但是离子交换树脂存在强度低、不耐高温、易氧化失效，再生频繁，操作费用高等缺点，因此很少用在大规模的废水处理工程中；吸附法适用于处理重金属浓度偏低的废水，由于某些吸附剂价格偏高，制约了物理化学吸附法的使用。吸附法因其具有经济高效、较少二次污染等特点，已成为公认具有发展潜力的方法。此外，介电泳技术是一种新的水处理技术，也逐步应用到重金属的处理之中。这些新型的处理方法较之传统的方法具有很强的优势，也为水中重金属的处理开辟了新的途径，指明了新的发展方向。吸附法去除重金属有很大的优势，但由于存在后处理问题，如吸附后溶液中悬浮的吸附颗粒难以去除，易产生二次污染，这限制了他们的工业化应用，介电泳方法是一种新的可以去除水中悬浮微粒的方法。吸附完成后，残留在水中的废弃物微粒可用介电泳捕获装置去除，不造成悬浮微粒和胶体微粒的污染，是水中重金属离子去除的绿色方法。因此，吸附法和介电泳方法联用共同去除水中离子态污染物如重金属离子等，是一种新的环保节能的方法。
含锑废水未经处理直接排放对环境污染大，吸附法处理含锑废水具有高效经济，减少二次污染，可规模化等特点，具有较大的发展潜力。然而，目前大多合成材料吸附剂价格昂贵，难以实现工业化；廉价吸附剂对锑吸附效率较低，不能有效实现废水的无害化处置。且大多吸附剂在吸附后难以从水体中去除，极易造成二次污染。本发明采用将介电泳技术和传统铁氧化物吸附剂结合的方法去除废水中的重金属锑，在提高锑吸附量的同时，减少了吸附时间，且能有效捕获吸附剂微粒。本专利解决了目前廉价氢氧化铁吸附剂对重金属锑吸附量不高，吸附时间长，且吸附之后难分离易造成二次污染问题。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术存在的问题，设计了一种锑吸附效率高，吸附时间短，吸附后悬浮的吸附剂颗粒易分离的方法。
为实现上述目的，本专利涉及一种介电泳增强型铁氧化物处理含锑废水的方法，以含重金属锑的废水为处置对象，加入氢氧化铁微粒作为吸附剂吸附废水中的重金属锑，同时在吸附液中放入钛网电极并通直流电，直流电作用于电极产生非均匀电场从而形成介电泳力，介电泳力增强氢氧化铁的吸附作用，减少了吸附时间，同时将吸附后的氢氧化铁微粒捕获在电极上，在提高废水中锑离子去除率的同时极大的减少了吸附后废水中吸附剂分离的负担。
本发明涉及的含重金属锑的废水主要含五价锑离子，重金属锑浓度为10-40mg/L。
本发明涉及的处理该含锑浓度的废水所需氢氧化铁微粒的粒径范围为0.1-100μm，浓度为100-400mg/L。
本发明涉及的钛网电极的网孔为0.5-1.5mm，两钛网板间距为1-2mm，外加直流电压为10-30V，吸附时间为60-180分钟。
本发明提出一种通过加入介电泳作用来增强氢氧化铁吸附剂对重金属锑吸附的方法，该方法可提高吸附剂对锑的吸附量，缩短吸附时间，且能捕获吸附后的吸附剂微粒，减少后续吸附剂从溶液中分离的负担。采用本发明的处置方法，重金属锑的去除率为70％-95％，60％-90％的氢氧化铁吸附剂被钛网电极捕获。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，实施例描述的内容仅为便于理解本发明，而非对本发明保护范围的限制。
实施例1
实验条件：同时配置100mL浓度为20mg/L的焦锑酸钾溶液1和2，分别加入20mg氢氧化铁吸附剂微粒，将钛网电极插入溶液1中并通入20V直流电，吸附1.5小时并用磁子搅拌，待吸附完成后将溶液1和2分别过滤，过滤后将滤饼1和2干燥并称重，经稀释后的滤液1和2通过ICP-OES检测其中各自的锑浓度。
通过该实验得出结论为：滤液1中的锑浓度减少了82％，溶液2中的锑浓度减少了58％；滤饼1中的氢氧化铁吸附剂量减少了78％，滤饼2中氢氧化铁吸附剂量无明显变化。
实施例2
实验条件：同时配置100mL浓度为10mg/L的焦锑酸钾溶液1和2，分别加入20mg氢氧化铁吸附剂微粒，将钛网电极插入溶液1中并通入20V直流电，吸附1.5小时并用磁子搅拌，待吸附完成后将溶液1和2分别过滤，过滤后将滤饼1和2干燥并称重，经稀释后的滤液1和2通过ICP-OES检测其中各自的锑浓度。
通过该实验得出结论为：滤液1中的锑浓度减少了91％，溶液2中的锑浓度减少了67％；滤饼1中的氢氧化铁吸附剂量减少了74％，滤饼2中氢氧化铁吸附剂量无明显变化。
实施例3
实验条件：同时配置100mL浓度为20mg/L的焦锑酸钾溶液1和2，分别加入20mg氢氧化铁吸附剂微粒，将钛网电极插入溶液1中并通入20V直流电，吸附2小时并用磁子搅拌，待吸附完成后将溶液1和2分别过滤，过滤后将滤饼1和2干燥并称重，经稀释后的滤液1和2通过ICP-OES检测其中各自的锑浓度。
通过该实验得出结论为：滤液1中的锑浓度减少了92％，溶液2中的锑浓度减少了71％；滤饼1中的氢氧化铁吸附剂量减少了68％，滤饼2中氢氧化铁吸附剂量无明显变化。
实施例4
实验条件：同时配置100mL浓度为20mg/L的焦锑酸钾溶液1和2，分别加入10mg氢氧化铁吸附剂微粒，将钛网电极插入溶液1中并通入20V直流电，吸附2小时并用磁子搅拌，待吸附完成后将溶液1和2分别过滤，过滤后将滤饼1和2干燥并称重，经稀释后的滤液1和2通过ICP-OES检测其中各自的锑浓度。
通过该实验得出结论为：滤液1中的锑浓度减少了71％，溶液2中的锑浓度减少了49％；滤饼1中的氢氧化铁吸附剂量减少了82％，滤饼2中氢氧化铁吸附剂量无明显变化。
实施例5
实验条件：同时配置100mL浓度为20mg/L的焦锑酸钾溶液1和2，分别加入20mg氢氧化铁吸附剂微粒，将钛网电极插入溶液1中并通入30V直流电，吸附2小时并用磁子搅拌，待吸附完成后将溶液1和2分别过滤，过滤后将滤饼1和2干燥并称重，经稀释后的滤液1和2通过ICP-OES检测其中各自的锑浓度。
通过该实验得出结论为：滤液1中的锑浓度减少了83％，溶液2中的锑浓度减少了65％；滤饼1中的氢氧化铁吸附剂量减少了82％，滤饼2中氢氧化铁吸附剂量无明显变化。
实施例6
实验条件：配置五组100mL浓度为20mg/L的焦锑酸钾溶液，分别加入10mg，15mg，20mg，30mg和40mg氢氧化铁吸附剂微粒，将钛网电极插入五组溶液中并通入20V直流电，吸附1小时并用磁子搅拌，待吸附完成后将五组溶液分别过滤，过滤后将滤饼干燥并称重，经稀释后的五组滤液通过ICP-OES检测其中各自的锑浓度。
通过该实验得出结论为：五组溶液中的锑浓度分别减少了为70％，74％，83％，86％和89％；滤饼中的氢氧化铁吸附剂量分别减少了84％，86％，76％，67％和62％。
实施例7
实验条件：配置四组100mL浓度分别为10mg/L，20mg/L，30mg/L和40mg/L的焦锑酸钾溶液，分别加入40mg氢氧化铁吸附剂微粒，将钛网电极插入四组溶液中并通入20V直流电，吸附1小时并用磁子搅拌，待吸附完成后将四组溶液分别过滤，过滤后将滤饼干燥并称重，经稀释后的四组滤液通过ICP-OES检测其中各自的锑浓度。
通过该实验得出结论为：四组溶液中的锑浓度分别减少了为91％，83％，85％和82％；滤饼中的氢氧化铁吸附剂量分别减少了67％，71％，73％和64％。
实施例8
实验条件：配置五组100mL浓度为20mg/L的焦锑酸钾溶液，分别加入30mg氢氧化铁吸附剂微粒，将钛网电极插入五组溶液中并分别通入10V，15V，20V，25V和30V直流电，吸附1小时并用磁子搅拌，待吸附完成后将五组溶液分别过滤，过滤后将滤饼干燥并称重，经稀释后的五组滤液通过ICP-OES检测其中各自的锑浓度。
通过该实验得出结论为：五组溶液中的锑浓度分别减少了为73％，76％，89％，84％和80％；滤饼中的氢氧化铁吸附剂量分别减少了62％，86％，76％，67％和62％。
实施例9
实验条件：配置四组100mL浓度为20mg/L的焦锑酸钾溶液，分别加入20mg氢氧化铁吸附剂微粒，将钛网电极插入五组溶液中并分别通入25V直流电，分别吸附1小时，1.5小时，2小时和3小时，并用磁子搅拌，待吸附完成后将四组溶液分别过滤，过滤后将滤饼干燥并称重，经稀释后的四组滤液通过ICP-OES检测其中各自的锑浓度。
通过该实验得出结论为：四组溶液中的锑浓度分别减少了为81％，84％，86％和94％；滤饼中的氢氧化铁吸附剂量分别减少了71％，76％，87％，78％。

Claims (9)

1.一种介电泳增强型铁氧化物处理含锑废水的方法，其特征在于，以含重金属锑的废水为处置对象，加入氢氧化铁微粒作为吸附剂吸附废水中的重金属锑，同时在吸附液中放入钛网电极并通直流电，直流电作用于电极产生非均匀电场从而形成介电泳力，介电泳力增强氢氧化铁的吸附作用，减少了吸附时间，同时将吸附后的氢氧化铁微粒捕获在电极上，提高废水中锑离子去除率并减少吸附后废水中吸附剂分离的负担。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的含重金属锑的废水主要含五价锑离子。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的含重金属锑的废水为焦锑酸钾溶液。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的含重金属锑的废水中重金属锑的浓度为10-40mg/L。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的氢氧化铁微粒的粒径范围为0.1-100μm。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的氢氧化铁的浓度为100-400mg/L。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的钛网电极的网孔为0.5-1.5mm，两钛网板间距为1-2mm。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述直流电的电压为10-30V。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的吸附时间为60-180分钟。
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