CN110980914A - 一种高碱度氢氧化铁凝胶吸附除砷的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高碱度氢氧化铁凝胶吸附除砷的方法，属于重金属污染治理技术领域。本发明将FeCl3·6H2O溶解于去离子水中配制饱和FeCl3溶液；将饱和FeCl3溶液进行回流煮沸2~3 h得到氢氧化铁胶体；在搅拌条件下，将氢氧化钠粉缓慢加入到氢氧化铁胶体中调节胶体pH值为3~7得到高碱度氢氧化铁凝胶；将高碱度氢氧化铁凝胶与污酸混合均匀，置于温度为40~50℃、搅拌条件下反应3~4 h，固液分离得到含砷固态物和滤液，含砷固态物堆存处理，滤液进行深度除砷处理。本发明利用高碱度氢氧化铁凝胶吸附除砷，胶体制备简单，且砷饱和吸附量大，吸附率高并且除砷的pH值范围广，具有广泛的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种高碱度氢氧化铁凝胶吸附除砷的方法，属于重金属污染治理技术领域。
背景技术
砷和砷化物具有毒性，对人类和动植物都具有潜在的危险性。自然界中含砷最广泛的矿物主要由毒砂(FeAsS)、雄黄(AsS)、雌黄(As2S3)。通过风化作用，砷从矿物中释放出来而进入地下水和土壤。溶解的砷通常被吸附在氢氧化铁、土壤与黏土的颗粒上。砷在液-固界面上的交换吸附作用是其由液相进入固相的一个重要过程。
吸附是除砷的有效方法之一，常用的吸附方法有铁盐混凝法、天然沸石除砷法、生物吸附剂除砷法和树脂吸附除砷法等。上述几种方法对于砷的去除率十分有限，而且有限方法只适用于吸附水中少量的砷，不适合于大规模应用。
发明内容
本发明针对现有技术存在的问题，提供一种高碱度氢氧化铁凝胶吸附除砷的方法，利用高碱度氢氧化铁凝胶吸附除砷，胶体制备简单，且砷饱和吸附量大，吸附率高并且除砷的pH值范围广，具有广泛的应用前景。
一种高碱度氢氧化铁凝胶吸附除砷的方法，具体步骤如下：
（1）将FeCl3·6H2O溶解于去离子水中配制饱和FeCl3溶液；
（2）将步骤（1）饱和FeCl3溶液进行回流煮沸2~3 h得到氢氧化铁胶体；
（3）在搅拌条件下，将氢氧化钠粉缓慢加入到步骤（2）氢氧化铁胶体中调节胶体pH值为3~7得到高碱度氢氧化铁凝胶；
（4）将步骤（3）高碱度氢氧化铁凝胶与污酸混合均匀，置于温度为40~50℃、搅拌条件下反应3~4 h，固液分离得到含砷固态物和滤液，含砷固态物堆存处理，滤液进行深度除砷处理。
所述步骤（4）高碱度氢氧化铁凝胶与污酸的固液比g:mL为3:(15~20)。
所述步骤（4）污酸的含砷量为2100.0 ~ 5800.0 mg/L。
所述步骤（4）搅拌速率为300~500 r/min。
高碱度氢氧化铁凝胶吸附除砷的原理：氢氧化铁凝胶含Fe量十分高，Fe可As反应生成Fe-As复合物(FeAsO4)，溶液中的Fe3+通过此方式将污酸中的As吸附住，可以大大降低污酸的毒性。
本发明的有益效果是：
本发明利用高碱度氢氧化铁凝胶吸附除砷，氢氧化铁本身铁含量丰富，可与污酸中的砷发生络合反应。同时此胶体制备简单，砷饱和吸附量大，吸附率高并且除砷的pH值范围广，具有广泛的应用前景。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围并不限于所述内容。
实施例1：本实施例污酸来自西南地区某锌冶炼厂硫酸车间对冶炼烟气进行洗涤后产生的含有大量砷等杂质的污酸，主要成分如表1所示；
表1 污酸成分
一种高碱度氢氧化铁凝胶吸附除砷的方法，具体步骤如下：
（1）将FeCl3·6H2O溶解于去离子水中配制饱和FeCl3溶液；其中FeCl3·6H2O与去离子水的固液比g:mL为1.7:1；
（2）将步骤（1）饱和FeCl3溶液放入回流冷凝装置中进行回流煮沸2 h得到氢氧化铁胶体；
（3）在搅拌条件下，将氢氧化钠粉缓慢加入到步骤（2）氢氧化铁胶体中调节胶体pH值为3得到高碱度氢氧化铁凝胶；
（4）将步骤（3）高碱度氢氧化铁凝胶与污酸混合均匀，置于温度为50℃、搅拌速率为300r/min的条件下反应4 h，固液分离得到含砷固态物和滤液，含砷固态物堆存处理，滤液进行深度除砷处理；其中高碱度氢氧化铁凝胶与污酸的固液比g:mL为3:20，污酸的含砷量为2100.0 mg/L；
将含砷固态物进行毒性浸出测试；
含砷固态物的毒性浸出测试按照美国环保局提供的U.S.EPA《Method 1311-toxicityCharacterisitic Leaching Procedure》方法进行，毒性测试结果见表2，
表2 含砷固态物的毒性浸出结果
滤液成分见表3；
表3 滤液成分
本实施例滤液中砷含量为67.6 mg/L ，砷的去除率为96.8 %。
实施例2：本实施例污酸来自西南地区某锌冶炼厂硫酸车间对冶炼烟气进行洗涤后产生的含有大量砷等杂质的污酸，主要成分如表4所示；
表4 污酸成分
一种高碱度氢氧化铁凝胶吸附除砷的方法，具体步骤如下：
（1）将FeCl3·6H2O溶解于去离子水中配制饱和FeCl3溶液；其中FeCl3·6H2O与去离子水的固液比g:mL为1.3:1；
（2）将步骤（1）饱和FeCl3溶液放入回流冷凝装置中进行回流煮沸2 h得到氢氧化铁胶体；
（3）在搅拌条件下，将氢氧化钠粉缓慢加入到步骤（2）氢氧化铁胶体中调节胶体pH值为5得到高碱度氢氧化铁凝胶；
（4）将步骤（3）高碱度氢氧化铁凝胶与污酸混合均匀，置于温度为40℃、搅拌速率为500r/min的条件下反应3h，固液分离得到含砷固态物和滤液，含砷固态物堆存处理，滤液进行深度除砷处理；其中高碱度氢氧化铁凝胶与污酸的固液比g:mL为3:15，污酸的含砷量为4200.0 mg/L；
将含砷固态物进行毒性浸出测试；
含砷固态物的毒性浸出测试按照美国环保局提供的U.S.EPA《Method 1311-toxicityCharacterisitic Leaching Procedure》方法进行，毒性测试结果见表5，
表5 含砷固态物的毒性浸出结果
滤液成分见表6；
表6 滤液成分
本实施例滤液中砷含量为130.4 mg/L ，砷的去除率为96.9 %。
实施例3：本实施例污酸来自西南地区某锌冶炼厂硫酸车间对冶炼烟气进行洗涤后产生的含有大量砷等杂质的污酸，主要成分如表7所示；
表7 污酸成分
一种高碱度氢氧化铁凝胶吸附除砷的方法，具体步骤如下：
（1）将FeCl3·6H2O溶解于去离子水中配制饱和FeCl3溶液；其中FeCl3·6H2O与去离子水的固液比g:mL为1.5:1；
（2）将步骤（1）饱和FeCl3溶液放入回流冷凝装置中进行回流煮沸2.5 h得到氢氧化铁胶体；
（3）在搅拌条件下，将氢氧化钠粉缓慢加入到步骤（2）氢氧化铁胶体中调节胶体pH值为7得到高碱度氢氧化铁凝胶；
（4）将步骤（3）高碱度氢氧化铁凝胶与污酸混合均匀，置于温度为45℃、搅拌速率为400r/min的条件下反应3.5h，固液分离得到含砷固态物和滤液，含砷固态物堆存处理，滤液进行深度除砷处理；其中高碱度氢氧化铁凝胶与污酸的固液比g:mL为3:17，污酸的含砷量为5800.0 mg/L；
将含砷固态物进行毒性浸出测试；
含砷固态物的毒性浸出测试按照美国环保局提供的U.S.EPA《Method 1311-toxicityCharacterisitic Leaching Procedure》方法进行，毒性测试结果见表8，
表8 含砷固态物的毒性浸出结果
滤液成分见表9；
表9 滤液成分
本实施例滤液中砷含量为167.4 mg/L ，砷的去除率为97.1 %。
Claims (4)
1.一种高碱度氢氧化铁凝胶吸附除砷的方法，其特征在于，具体步骤如下：
（1）将FeCl3·6H2O溶解于去离子水中配制饱和FeCl3溶液；
（2）将步骤（1）饱和FeCl3溶液进行回流煮沸2~3 h得到氢氧化铁胶体；
（3）在搅拌条件下，将氢氧化钠粉缓慢加入到步骤（2）氢氧化铁胶体中调节胶体pH值为3~7得到高碱度氢氧化铁凝胶；
（4）将步骤（3）高碱度氢氧化铁凝胶与污酸混合均匀，置于温度为40~50℃、搅拌条件下反应3~4 h，固液分离得到含砷固态物和滤液，含砷固态物堆存处理，滤液进行深度除砷处理。
2.根据权利要求1所述高碱度氢氧化铁凝胶吸附除砷的方法，其特征在于：步骤（4）高碱度氢氧化铁凝胶与污酸的固液比g:mL为3:(15~20)。
3.根据权利要求1所述高碱度氢氧化铁凝胶吸附除砷的方法，其特征在于：步骤（4）污酸的含砷量为2100.0 ~ 5800.0 mg/L。
4.根据权利要求1所述高碱度氢氧化铁凝胶吸附除砷的方法，其特征在于：步骤（4）搅拌速率为300~500 r/min。
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