JP6982318B2 - タリウム含有廃水処理方法 - Google Patents

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Description

本発明は廃水処理技術分野に属し、水処理多孔材料に関し、具体的には磁性水熱炭及びその製造方法と応用に関する。本発明の磁性水熱炭はタリウム含有廃水の中のタリウム元素を効果的に除去でき、またタリウム元素の濃縮回収を実現できる。
タリウムは希有分散重金属元素であり、猛毒重金属元素でもあり、その毒性がカドミウム、水銀、鉛等の重金属より高く、且つ比較的に強い水熱蓄積性を有し、人体や生態環境に極めて大きい影響を及ぼす。自然環境タリウム含有鉱物の風化と、現代工業活動とが主なタリウム汚染の発生源である。近年では、タリウム含有鉱物の大量採掘と加工、及び光学、医薬、宇宙飛行、高エネルギー物理、超低温材料と超電導材料等の業種の新技術にタリウムの化合物を必要とする場合が多いため、タリウム汚染リスクを大幅に増加させる。
現在、タリウム除去技術は主に酸化沈殿法と、イオン交換法と、溶媒抽出法と吸着法等を含む。その中、吸着法は快速高効率と操作簡便の特点によって、最も多くの注目を集め、よく研究されている。常用の吸着剤は一定のタリウム除去効果を持つナノ二酸化マンガンと、過酸化チタンと、チタン酸塩と、酸化アルミニウムと、木屑とユーカリの葉っぱ等を採用する。科学技術文献「Selective capture of thallium(I)ion from aqueous solutions by amorphous hydrous manganese dioxide」、及び「Effective removal of trace thallium from surface water by nanosized manganese dioxide enhanced quartz sand filtration」がそれぞれ二酸化マンガン及び変性二酸化マンガンを採用してタリウム含有廃水を処理する技術プランを説明し、これは模擬配水と低濃度地表水に良い効果があるが、コストが比較的に高く、材料分離が比較的に難しくて且つ循環再生能力が比較的に弱い。中国特許CN201310572352.Xは非磁性鉄系材料を開示してまたこれによりタリウム含有廃水を処理し、この方法はコストも比較的に高く、材料分離の操作が複雑で、回収が比較的に困難で、且つ循環再生能力が比較的に弱く、タリウム濃縮回収機能を有しない。他のナノ材料は粒子径が小さいため、固液分離が比較的に困難であり、ナノタリウム除去吸着材料の普及を制限する。
水熱炭は有機物含有の水溶液により高温で製造される多孔材料であり、比表面積が大きく、化学的安定性に優れ、活性炭あるいはバイオ炭に類似し、優良な水処理吸着材料である。現在は多種の水熱炭材料があり、例えばグルコースと、澱粉と草の粉末等により優良な水熱炭を製造できる。しかし、これらの材料は強アルカリ性(pH>11)の条件においてのみ比較的に良いタリウム除去効果を得られることは実験により検証し、これは処理コストを大幅に増加し、且つ後続の処理ステップが複雑である。なお、現在大部分の水熱炭は人工合成の有機性廃水により製造されることが多く、一定の化学薬剤コストを消耗することが必要になる。
中国特許出願公開第102529254号明細書
本発明が解決する従来技術問題は：従来廃水タリウム除去技術操作工程が複雑で、ランニングコストが高く、タリウム除去効果が不安定であり、タリウム吸着負荷が高くなく、工業への応用を実現することが難しい；なお、従来廃水タリウム除去技術がタリウム元素の濃縮と、強化と回収機能を有しないことは、タリウム元素除去材料を処理コストがもっと高い危険廃物にさせる。
上記従来の廃水タリウム除去技術における多くの欠陥について、発明者による数多くの実験や鋭意検討を通し、本特許出願は高効率で、高負荷で、操作簡便で、原料が安価で入手しやすく、安定性が強くてタリウム除去とタリウム濃縮回収を兼ね備える技術を提供した。
具体的には、本発明は磁性水熱炭及びその製造方法を提供した。この磁性水熱炭は有機廃水と磁性材料を合成素材とし、前記有機廃水は人工合成した有機廃水の代わりに実際有機廃水を選択し、一定の化学薬剤コストを消耗する必要がない。実際有機廃水に基づいて合成した水熱炭の分離可能性を高めるために、それをナノ磁性材料の中に担持させて磁性タリウム除去複合材料とし、その固液分離能力を極めて大きく向上させることができる。
前記磁性水熱炭の製造方法は、磁性材料と有機廃水が180-240℃の条件で8-12h反応し、得られた沈殿を分離してまた乾燥させると、磁性水熱炭を得る；前記有機廃水の中の有機炭素と前記磁性材料との質量比は0.15-3.5であることを採用する。
前記製造方法の好ましい実施方式の一つとしては、前記磁性材料は鉄系磁性材料と、コバルト系磁性材料とニッケル系磁性材料の一種または複数種である。更に好ましくは、前記磁性材料が四三酸化鉄と、ニッケルフェライトと、コバルトフェライトと、四三酸化鉄を主成分とする工業または天然磁性溶滓との中の一種または複数種を選択する。性能に優れる磁性タリウム除去複合材料を製造するために、本分野の普通の技術者にとっては、本発明が選択する鉄系磁性材料は複数回の研磨を通して好適な粒子粒径に達することが必要であり、例えば、繰り返して研磨してまた200メッシュの篩を通過する鉄系磁性材料を磁性水熱炭を製造する磁性材料として選択する。なお、本発明が指す磁性材料は鉄系磁性材料以外に、更にコバルト系磁性材料やニッケル系磁性材料等を含む。本分野の普通の技術者は本発明技術プランの教示の元で、適当な選択により鉄系磁性材料の代わりにコバルト系磁性材料及び/又はニッケル系磁性材料を採用し、また本発明の前記廃水タリウム除去の技術効果を実現できる。本発明が鉄系磁性材料を前記磁性材料として好ましく選択するのは、鉄系磁性材料が安価で入手しやすく、廃水処理の素材コストを低減することを主に考慮した。
前記製造方法の好ましい実施方式の一つとしては、前記有機廃水は捺染工場廃水と、なめし工場廃水と、埋立浸出液との中の一種または複数種を選択する。本発明は実際有機廃水を原料として多孔水熱炭を製造し、またそれでナノ磁性材料を被覆することにより吸着性能が高効率で、吸着量が極めて高く、固液分離性能が優良で循環再生性が高い磁性タリウム除去複合材料を合成することを採用する。実際有機廃水に基づく磁性水熱炭合成の技術プランの中、磁性水熱炭の中の炭素元素は有機廃水に由来し、前記有機廃水の中の有機炭素濃度は150-3000mg/Lである。本特許の発明者は人工合成した有機廃水の代わりに、実際有機廃水により水熱炭材料を合成することを提案し、化学薬剤の消耗を防止し、更に水熱炭材料の製造コストを低減する。
本発明は前記磁性水熱炭の製造方法の好ましいプランを提案し、以下のステップを含む：磁性材料が研磨されてまた篩を通過する；篩を通過した後の磁性材料を反応容器の中に入れ、反応容器の中に有機廃水を入れ、有機廃水の中の有機炭素と磁性材料との質量比を0.15-3.5にさせ、180-240℃の条件で8-12h反応し、冷却した後で上澄み液を捨て、分離し、水洗し、乾燥させた後で得た沈殿は、即ち製造される磁性水熱炭である。
前記磁性水熱炭の製造方法の更に好ましいプランは、以下のステップを含む：
1）磁性材料の準備：磁性材料を取って繰り返して研磨してまた200メッシュの篩を通過させ、磁性材料は四三酸化鉄や、ニッケルフェライトや、コバルトフェライトまたは四三酸化鉄を主成分とする工業あるいは天然磁性溶滓等の中の一種または複数種を選択できる。
2）磁性水熱炭の製造：上記磁性材料を反応容器の中に入れ、また有機廃水を入れ、有機廃水の中の有機炭素と磁性材料との質量比は0.15-3.5であり、その後180-240℃の条件で8-12h反応し、冷却した後で上澄み液を捨て、水洗した後で得た沈殿を磁石により分離してまた乾燥させると、磁性水熱炭の製造が完了し、磁性水熱炭を得る。
本発明が提供した磁性水熱炭は、本発明の前記方法により製造される。本発明は実際有機廃水を水熱炭の炭素元素の由来原料とし、180-240℃の条件で8-12h反応し、有機廃水の中の有機質で磁性材料を被覆し、磁性タリウム除去複合材料が出来上がり、即ち本発明の前記磁性水熱炭である。本発明方法により製造される磁性水熱炭は、吸着性能が高効率で、吸着量が極めて高く、固液分離性能が優良で循環再生可能の特性を持つ。
なお、本発明は前記磁性水熱炭のタリウム含有廃水処理方面での応用を提供した。前記応用は廃水タリウム除去の技術応用と、廃水からタリウム元素の濃縮と、強化と回収とを含むが、これらに限定されるものではない。前記磁性水熱炭は多孔吸着材料であり、これは単独にタリウム含有廃水処理に用いることができる。更にタリウム除去効果を高めるために、実際有機廃水に基づいて合成した磁性水熱炭を他の強酸化剤と協奏反応をさせてタリウムを除去し、即ちタリウム含有廃水の中に前記磁性水熱炭と酸化剤を入れ、磁性水熱炭と酸化剤が協同してタリウムを除去する。
磁性水熱炭が他の強酸化剤と協奏反応をしてタリウムを除去する好ましい技術プランの一つとしては、前記磁性水熱炭の添加量は0.10-0.50g/Lであり、前記酸化剤は次亜塩素酸塩を選択し、次亜塩素酸塩の添加量は2-20mmol/Lであり、協同してタリウムを除去する反応時間は5-30minである。安価で、酸化タリウム除去効果が優れている次亜塩素酸塩を好ましく採用し、磁性水熱炭と協同してタリウムを効率良く除去し、これによって吸着材料が磁性分離し、繰り返して再生することができ、且つ極めて高い吸着量を有するという目的を達する。
その上、本発明の磁性水熱炭は繰り返して再生利用できる。好ましくは、分離タリウム除去した後の磁性水熱炭は、無機酸により脱着した後で複数回繰り返し利用できる。タリウム元素を吸着した磁性水熱炭を廃水から分離するために、本発明は磁性吸着の方式を好ましく採用する。磁性吸着方式の実現は、磁石粉末を吸着できる磁性を有する磁石を選択し、好ましく磁石ブロックまたは磁石片にし、その中、タリウム除去固液分離に用いられる磁石ブロックは任意の磁性を有する磁石であり、浄化固液分離の時間は5-15minである。
その他、前記タリウム含有廃水処理方面の応用（浄化方法）に基づき、本発明はタリウム元素の濃縮回収方法を提案し、吸着反応完了の磁性水熱炭からタリウム元素を脱着させ、磁性水熱炭が吸着したタリウム元素を脱離液の中に濃縮させる。
タリウム元素の濃縮回収は、好ましくは、酸性溶液を採用して前記吸着反応完了の磁性水熱炭を脱着させる。この酸性溶液は塩酸と、硫酸と、硝酸とリン酸溶液との一種または複数種である。磁性水熱炭が吸着したタリウム元素を効果的に脱着させるために、前記酸性溶液のモル濃度は0.1-1.0mol/Lであり、脱着反応時間は5-15minである。
タリウム元素濃縮回収の好ましい実施方式の一つとしては、前記タリウム元素の濃縮回収方法は、前記吸着反応完了の磁性水熱炭を酸性溶液の中に入れ、脱着反応を行う；磁石ブロックにより前記脱着完了の磁性水熱炭を吸着し、磁性水熱炭と脱離液との分離を実現するということである。好ましくは、前記磁性水熱炭と脱着液との分離時間は5-15minである。
従来技術と比べ、本発明の前記磁性水熱炭の製造方法及びその応用は少なくとも以下の有益効果またはメリットを有する。
本発明の前記磁性水熱炭の製造素材は主に実際の有機廃水と磁性材料とを含み、実際有機廃水に基づく磁性水熱炭合成の技術プランの中、有機廃水と磁性材料との添加調合比率は廃水の中の有機炭素の総質量と磁性材料の総質量との比例を0.15-3.5にさせ、前記磁性水熱炭の製造条件は反応温度が180-240℃であり、反応時間が8-12hである。有機廃水は工業や生活廃水を選択でき、例えば捺染工場廃水や、なめし工場廃水や、埋立浸出液等である。磁性材料は四三酸化鉄や、ニッケルフェライトや、コバルトフェライトまたは四三酸化鉄を主成分とする工業あるいは天然磁性溶滓等を選択できる。その他、実際有機廃水に基づいて合成する磁性水熱炭を他の強酸化剤と協奏反応をさせてタリウムを除去し、タリウム除去効果を顕著に向上させる可能性がある。比較を通して好ましくは、本特許は安価で、酸化タリウム除去効果が優れている次亜塩素酸塩を採用し、協同して磁性水熱炭に基づいて効率良くタリウムを除去し、これによって吸着材料が磁性分離し、繰り返して再生することができ、且つ極めて高い吸着量を有するという目的を達する。本発明が使用する材料の有機廃水や、磁性材料や次亜塩素酸塩等は、安価で入手しやすく、廃水処理に用いる水熱炭合成素材のコストを低減し、且つ前記磁性水熱炭の製造方法は簡便で操作しやすい。
前記磁性水熱炭を利用してタリウム含有廃水を処理し、即ちタリウム含有廃水の中に前記磁性水熱炭と酸化剤とを入れ、タリウム含有廃水処理操作が簡便である。本発明の前記磁性水熱炭の吸着量が極めて高く、1700mg/g以上に達し得、これは現在公開されたすべての報道文献の最高値である。タリウム含有廃水処理に用いられる材料は、例えば磁性水熱炭、磁性材料、磁性吸着用の磁石ブロック等、繰り返して再生利用でき、ランニングコストが低く、普及しやすい。
本発明は廃水の中のタリウム除去と濃縮回収との機能を兼ね備え、実際廃水タリウム除去処理及び資源回収に重要な実際応用価値がある。本発明は低(0.1-100μg/L)、中(100-1000μg/L)、高濃度(>1mg/L)のタリウム含有廃水処理及びタリウム濃縮回収に適用できる。本発明の前記方法を採用して排水中のタリウム含有量を5.0μg/L以下に達させ、タリウム濃縮回収率を99％以上に達させることができる。
図1は本発明実施例1が合成した前記磁性水熱炭の走査電子顕微鏡図である。 図2は本発明実施例1が合成した前記磁性水熱炭のX線回折(XRD)パターンである。 図3は本発明実施例1が合成した前記磁性水熱炭のフーリエ変換赤外線分光図である。 図4は本発明実施例1が合成した前記磁性水熱炭のEDSエネルギースペクトルである。
以下は実施例を交えて本発明について更に詳しく説明する。
実施例1
本実施例は磁性水熱炭を合成し、なめし工場廃水（有機炭素濃度は360mg/Lである）を有機炭素の原料とし、四三酸化鉄を磁性材料とする。この磁性水熱炭の製造方法は、以下のステップを含む：
1）磁性材料の準備：四三酸化鉄を取って繰り返して研磨し、また200メッシュの篩を通過させ、磁性コア材料を得る。
2）磁性水熱炭の製造：上記磁性コア材料（磁性材料）を反応容器の中に入れ、またなめし工場廃水を入れ、なめし工場廃水の中の有機炭素と磁性材料との質量比を0.15にさせ、その後180℃の条件で8h反応し、冷却した後で上澄み液を捨て、水洗した後で得た沈殿を磁石により分離してまた乾燥させると、磁性水熱炭の製造が完了し、磁性水熱炭を得る。
図1は本実施例が合成した前記磁性水熱炭の走査電子顕微鏡図を示す。図1が示すように、この磁性水熱炭はメソポーラス構成材料である。図2は本実施例が合成した前記磁性水熱炭のX線回折(XRD)パターンを示す。図2が示すように、標準カードPDF#88-0866のFe3O4と合致し、Fe3O4の結晶表面の水熱炭材料がとても薄く、且つその一部が水熱炭の隙間に充填する可能性があることを表明する。図3は本実施例が合成した前記磁性水熱炭のフーリエ変換赤外線分光図を示す。図3が示すように、前記磁性水熱炭の主な官能基は3416cm-1の-OH基と、1617cm-1の芳香環C＝C基と、1067cm-1のC＝O及びC-O-C基と、588cm-1と456cm-1のFe-O基である。図4は本実施例が合成した前記磁性水熱炭のEDSエネルギースペクトルを示す。EDSエネルギースペクトル分析により、C、O、Fe元素の百分比はそれぞれ65％、24％と11％であることが分かる。磁性分析により、この磁性水熱炭の磁性強度は23emu/gまで達することができ、比較的に良い磁力を有し、固液分離または回収利用に便利を与える。以上の性状解析は実際有機廃水とFe3O4に基づく磁性水熱炭の製造に成功することを更に裏付ける。
本実施例が合成した磁性水熱炭によりタリウム含有廃水を処理する。本実施例で処理待ちのタリウム含有廃水は模擬廃水であり、タリウム含有量が10.0mg/Lに達する。タリウム除去操作方法：タリウム含有廃水の中に前記磁性水熱炭と次亜塩素酸塩を入れ、磁性水熱炭と次亜塩素酸塩とが協同してタリウムを除去する。好ましくは、本実施例では、前記次亜塩素酸塩は次亜塩素酸ナトリウムを選択する。25mLタリウム含有廃水の中の前記磁性水熱炭と次亜塩素酸ナトリウムとの添加量はそれぞれ0.10g/Lと、2mmol/Lであり、タリウム除去反応時間を5minに設定し、反応終了後、磁石片により磁性水熱炭を吸着分離し、浄化水を排出する。タリウム除去した後の磁性水熱炭を0.1mol/Lの塩酸5mLにより5min脱着させ、磁石片により磁性水熱炭を吸着分離し、脱離液を排出する。測定の結果、本実施例のタリウム含有廃水の浄化と濃縮回収の方法では、排水中のタリウム濃度は4.8μg/Lであり、濃縮回収液のタリウム濃度は49.5mg/Lであり、濃縮回収率は99％である。
実施例2
本実施例が提供する磁性水熱炭は、その合成素材が使用する有機廃水と、磁性材料とが実施例1と同じである。本実施例の磁性水熱炭の製造方法は、以下のステップを含む：
1）磁性材料の準備：四三酸化鉄を取って繰り返して研磨し、また200メッシュの篩を通過させ、磁性コア材料を得る。
2）磁性水熱炭の製造：上記磁性コア材料（磁性材料）を反応容器の中に入れ、またなめし工場廃水を入れ、なめし工場廃水の中の有機炭素と磁性材料との質量比を0.5にさせ、その後200℃の条件で10h反応し、冷却した後で上澄み液を捨て、水洗した後で得た沈殿を磁石により分離してまた乾燥させると、磁性水熱炭の製造が完了し、磁性水熱炭を得る。
本実施例が合成した磁性水熱炭によりタリウム含有廃水を処理する。本実施例の処理待ちのタリウム含有廃水は実施例1と同じである。実施例1が採用するタリウム含有廃水の浄化と濃縮回収との処理方法を参照して模擬廃水を処理する。25mLタリウム含有廃水の中の前記磁性水熱炭と次亜塩素酸ナトリウムとの添加量はそれぞれ0.50g/Lと、10mmol/Lであり、タリウム除去反応時間を5minに設定し、反応終了後、磁石片により磁性水熱炭を吸着分離し、浄化水を排出する。タリウム除去した後の磁性水熱炭を0.1mol/Lの硝酸5mLにより30min脱着させ、磁石片により磁性水熱炭を吸着分離し、脱離液を排出する。測定の結果、本実施例のタリウム含有廃水の浄化と濃縮回収の方法では、排水中のタリウム濃度は2.5μg/Lであり、濃縮回収液のタリウム濃度は49.7mg/Lであり、濃縮回収率は99.4％である。
実施例3
本実施例が提供する磁性水熱炭は、その合成素材が使用する有機廃水と、磁性材料とが実施例1と同じである。本実施例の磁性水熱炭の製造方法は、以下のステップを含む：
1）磁性材料の準備：四三酸化鉄を取って繰り返して研磨し、また200メッシュの篩を通過させ、磁性コア材料を得る。
2）磁性水熱炭の製造：上記磁性コア材料（磁性材料）を反応容器の中に入れ、またなめし工場廃水を入れ、なめし工場廃水の中の有機炭素と磁性材料との質量比を3.5にさせ、その後240℃の条件で10h反応し、冷却した後で上澄み液を捨て、水洗した後で得た沈殿を磁石により分離してまた乾燥させると、磁性水熱炭の製造が完了し、磁性水熱炭を得る。
本実施例が合成した磁性水熱炭によりタリウム含有廃水を処理する。本実施例の処理待ちのタリウム含有廃水は実施例1と同じである。実施例1が採用するタリウム含有廃水の浄化と濃縮回収処理方法を参照して模擬廃水を処理する。25mLタリウム含有廃水の中の前記磁性水熱炭と次亜塩素酸ナトリウムとの添加量はそれぞれ0.50g/Lと、20mmol/Lであり、タリウム除去反応時間を30minに設定し、反応終了後、磁石片により磁性水熱炭を吸着分離し、浄化水を排出する。タリウム除去した後の磁性水熱炭を1.0mol/Lの塩酸5mLにより5min脱着させ、磁石片により磁性水熱炭を吸着分離し、脱離液を排出する。測定の結果、本実施例のタリウム含有廃水の浄化と濃縮回収の方法では、排水中のタリウム濃度は1.5μg/Lであり、濃縮回収液のタリウム濃度は49.8mg/Lであり、濃縮回収率は99.6％である。
実施例4
本実施例が提供する磁性水熱炭は、その合成素材が使用する有機廃水が実施例1と同じであり、使用する磁性材料が工業磁性溶滓（黄鉄鉱から硫酸を製造する時の工業副生成物であり、主成分が四三酸化鉄である）である。本実施例の磁性水熱炭の製造方法は、以下のステップを含む：
1）磁性材料の準備：上記工業磁性溶滓を取って繰り返して研磨し、また200メッシュの篩を通過させ、磁性コア材料を得る。
2）磁性水熱炭の製造：上記磁性コア材料（磁性材料）を反応容器の中に入れ、またなめし工場廃水を入れ、なめし工場廃水の中の有機炭素と磁性材料との質量比を0.4にさせ、その後200℃の条件で10h反応し、冷却した後で上澄み液を捨て、水洗した後で得た沈殿を磁石により分離してまた乾燥させると、磁性水熱炭の製造が完了し、磁性水熱炭を得る。
本実施例が合成した磁性水熱炭によりタリウム含有廃水を処理する。本実施例の処理待ちのタリウム含有廃水は実施例1と同じである。実施例1が採用するタリウム含有廃水の浄化と濃縮回収処理方法を参照して模擬廃水を処理する。25mLタリウム含有廃水の中の前記磁性水熱炭と次亜塩素酸ナトリウムとの添加量はそれぞれ0.30g/Lと、8mmol/Lであり、タリウム除去反応時間を10minに設定し、反応終了後、磁石片により磁性水熱炭を吸着分離し、浄化水を排出する。タリウム除去した後の磁性水熱炭を0.1mol/Lの硫酸5mLにより5min脱着させ、磁石片により磁性水熱炭を吸着分離し、脱離液を排出する。測定の結果、本実施例のタリウム含有廃水の浄化と濃縮回収の方法では、排水中のタリウム濃度は2.2μg/Lであり、濃縮回収液のタリウム濃度は49.5mg/Lであり、濃縮回収率は99.0％である。
実施例5
本実施例が提供する磁性水熱炭は、その合成素材が使用する有機廃水が実施例1と同じであり、使用する磁性材料がニッケルフェライト（黄鉄鉱から硫酸を製造する時の工業副生成物であり、主成分が四三酸化鉄である）である。本実施例の磁性水熱炭の製造方法は、以下のステップを含む：
1）磁性材料の準備：上記ニッケルフェライトを取って繰り返して研磨し、また200メッシュの篩を通過させ、磁性コア材料を得る。
2）磁性水熱炭の製造：上記磁性コア材料（磁性材料）を反応容器の中に入れ、またなめし工場廃水を入れ、なめし工場廃水の中の有機炭素と磁性材料との質量比を0.3にさせ、その後210℃の条件で8h反応し、冷却した後で上澄み液を捨て、水洗した後で得た沈殿を磁石により分離してまた乾燥させると、磁性水熱炭の製造が完了し、磁性水熱炭を得る。
本実施例が合成した磁性水熱炭によりタリウム含有廃水を処理する。本実施例の処理待ちのタリウム含有廃水は実施例1と同じである。実施例1が採用するタリウム含有廃水の浄化と濃縮回収処理方法を参照して模擬廃水を処理する。25mLタリウム含有廃水の中の前記磁性水熱炭と次亜塩素酸ナトリウムとの添加量はそれぞれ0.40g/Lと、6mmol/Lであり、タリウム除去反応時間を5minに設定し、反応終了後、磁石片により磁性水熱炭を吸着分離し、浄化水を排出する。タリウム除去した後の磁性水熱炭を0.1mol/Lのリン酸5mLにより5min脱着させ、磁石片により磁性水熱炭を吸着分離し、脱離液を排出する。測定の結果、本実施例のタリウム含有廃水の浄化と濃縮回収の方法では、排水中のタリウム濃度は2.9μg/Lであり、濃縮回収液のタリウム濃度は49.6mg/Lであり、濃縮回収率は99.2％である。
実施例6
本実施例が提供する磁性水熱炭は、その合成素材が使用する磁性材料が実施例1と同じであり、使用する有機廃水が埋立浸出液（有機炭素濃度は500mg/Lである）である。本実施例の磁性水熱炭の製造方法は、以下のステップを含む：
1）磁性材料の準備：四三酸化鉄を取って繰り返して研磨し、また200メッシュの篩を通過させ、磁性コア材料を得る。
2）磁性水熱炭の製造：上記磁性コア材料（磁性材料）を反応容器の中に入れ、また埋立浸出液を入れ、埋立浸出液の中の有機炭素と磁性材料との質量比を0.35にさせ、その後190℃の条件で10h反応し、冷却した後で上澄み液を捨て、水洗した後で得た沈殿を磁石により分離してまた乾燥させると、磁性水熱炭の製造が完了し、磁性水熱炭を得る。
本実施例が合成した磁性水熱炭によりタリウム含有廃水を処理する。本実施例の処理待ちのタリウム含有廃水は実施例1と同じである。実施例1が採用するタリウム含有廃水の浄化と濃縮回収処理方法を参照して模擬廃水を処理する。25mLタリウム含有廃水の中の前記磁性水熱炭と次亜塩素酸ナトリウムとの添加量はそれぞれ0.35g/Lと、15mmol/Lであり、タリウム除去反応時間を5minに設定し、反応終了後、磁石片により磁性水熱炭を吸着分離し、浄化水を排出する。タリウム除去した後の磁性水熱炭を0.2mol/Lの塩酸5mLにより5min脱着させ、磁石片により磁性水熱炭を吸着分離し、脱離液を排出する。測定の結果、本実施例のタリウム含有廃水の浄化と濃縮回収の方法では、排水中のタリウム濃度は2.4μg/Lであり、濃縮回収液のタリウム濃度は49.7mg/Lであり、濃縮回収率は99.4％である。
実施例7
実施例2が製造した磁性水熱炭を採用して異なる初期タリウム濃度(50、150、300、500、600、700、800、1000、1200mg/L)の除去試験を行い、得たタリウム除去負荷とタリウム溶離効率を表1に示す。この結果から、タリウムの吸着量は1778.8mg/gに達し得ることが明らかになり、これは現在公知資料が報告した最大値である；各異なる初期濃度のタリウムはいずれも効果的に溶離回収されることができ、回収率は95％以上に達する。
表1異なる初期タリウム濃度のタリウム除去効能と磁性水熱炭溶離効能
Figure 0006982318
実施例8
実施例4が製造した磁性水熱炭を採用して異なる初期タリウム濃度(50、150、300、500、600、700、800、1000、1200mg/L)の除去試験を行い、得たタリウム除去負荷とタリウム溶離効率を表2に示す。この結果から、タリウムの吸着量は1771mg/gに達し得ることが明らかになる；各異なる初期濃度のタリウムはいずれも効果的に溶離回収されることができ、回収率は99％以上に達する。
表2異なる初期タリウム濃度のタリウム除去効能と磁性水熱炭溶離効能
Figure 0006982318
実施例9
本実施例が提供する磁性水熱炭は、その合成素材が使用する有機廃水が捺染工場廃水（有機炭素濃度は3000mg/Lである）であり、磁性材料が四三酸化鉄であり、磁性水熱炭の合成方法及びタリウム除去技術プランとは実施例3と同じである。本実施例の処理待ちのタリウム含有廃水は南方ある亜鉛業加工工場の未処理の廃水であり、廃水のタリウム含有量は6.6mg/Lである。本実施例のタリウム含有廃水の浄化と濃縮回収の方法では、排水中のタリウム濃度は4.9μg/Lであり、濃縮回収液のタリウム濃度は6.3mg/Lであり、濃縮回収率は95.5％である。
実施例10
本実施例が提供する磁性水熱炭は、その合成素材が使用する有機廃水と磁性材料とが実施例9と同じである。この磁性水熱炭のタリウム除去技術プランと、処理するタリウム含有廃水とはいずれも実施例9と同じである。本実施例の磁性水熱炭を5回繰り返して利用し、毎回の排水中のタリウム濃度はいずれも5μg/L以下であり、濃縮回収液のタリウム濃度は6.0mg/L以上であり、濃縮回収率は90.9％以上に達する。
実施例11
本実施例が提供する磁性水熱炭は、その合成素材が使用する有機廃水と磁性材料とが実施例9と同じである。この磁性水熱炭のタリウム除去技術プランは実施例2と同じであるが、処理するタリウム含有廃水は南方のある酸化亜鉛加工工場の未処理の廃水であり、廃水のタリウム含有量は0.43mg/Lである。本実施例のタリウム含有廃水の浄化と濃縮回収の方法では、排水中のタリウム濃度は2.7μg/Lであり、濃縮回収液のタリウム濃度は0.41mg/Lであり、濃縮回収率は95.3％である。
実施例12
本実施例が提供する磁性水熱炭は、その合成素材が使用する有機廃水と磁性材料とが実施例11と同じである。この磁性水熱炭のタリウム除去技術プランは実施例11と同じであり、異なるのは磁性水熱炭を5回繰り返して利用し、毎回の排水中のタリウム濃度はいずれも3.0μg/L以下であり、濃縮回収液のタリウム濃度は0.40mg/L以上であり、濃縮回収率は93.0％以上に達することである。
実施例13
本実施例が提供する磁性水熱炭は、その合成素材が使用する有機廃水と磁性材料とが実施例5と同じである。この磁性水熱炭のタリウム除去技術プランは実施例5と同じであり、タリウム含有廃水は南方のある亜鉛業加工工場の未処理の廃水であり、廃水のタリウム含有量は6.6mg/Lである。本実施例のタリウム含有廃水の浄化と濃縮回収の方法では、排水中のタリウム濃度は4.9μg/Lであり、濃縮回収液のタリウム濃度は6.3mg/Lであり、濃縮回収率は95.5％である。
実施例14
本実施例が提供する磁性水熱炭は、その合成素材が使用する有機廃水と磁性材料とが実施例13と同じである。この磁性水熱炭のタリウム除去技術プランは実施例13と同じであり、異なるのは磁性水熱炭を5回繰り返して利用し、毎回の排水中のタリウム濃度はいずれも4.5μg/L以下であり、濃縮回収液のタリウム濃度は6.1mg/L以上であり、濃縮回収率は92.4％以上に達することである。
実施例15
本実施例が提供する磁性水熱炭は、その合成素材が使用する有機廃水と磁性材料とが実施例6と同じである。この磁性水熱炭のタリウム除去技術プランは実施例6と同じであり、タリウム含有廃水は南方のある酸化亜鉛加工工場の未処理の廃水であり、廃水のタリウム含有量は0.43mg/Lである。本実施例のタリウム含有廃水の浄化と濃縮回収の方法では、排水中のタリウム濃度は2.3μg/Lであり、濃縮回収液のタリウム濃度は0.40mg/Lであり、濃縮回収率は93.0％である。
実施例16
本実施例が提供する磁性水熱炭は、その合成素材が使用する有機廃水と磁性材料とは実施例15と同じである。この磁性水熱炭のタリウム除去技術プランと処理待ちのタリウム含有廃水とはいずれも実施例15と同じであり、異なるのは磁性水熱炭を5回繰り返して利用し、毎回の排水中のタリウム濃度はいずれも3.0μg/L以下であり、濃縮回収液のタリウム濃度は0.40mg/L以上であり、濃縮回収率は93％以上に達することである。
以上は実施例を交えて本発明について更に説明し、しかし、本発明は上記の実施方式に限らなく、本分野の普通の技術者が備える知識範囲で、本発明の主旨から逸脱しないことを前提として各種な変化ができる。

Claims (2)

  1. 磁性水熱炭を利用してタリウムを除去するタリウム含有廃水処理方法であって、
    磁性材料が研磨されてまた篩を通過した後、前記磁性材料を反応容器の中に入れ、前記反応容器の中に有機廃水を入れ、前記有機廃水の中の有機炭素と磁性材料との質量比を0.15-3.5にさせ、180-240℃の条件で8-12h反応し、冷却した後で上澄み液を捨て、分離し、水洗し、乾燥させて、磁性水熱炭を得て、
    前記磁性材料は鉄系磁性材料と、コバルト系磁性材料とニッケル系磁性材料の中の一種または複数種を選択し、
    前記有機廃水は捺染工場廃水と、なめし工場廃水と、埋立浸出液との中の一種または複数種を選択し、前記有機廃水の中の有機炭素濃度は150-3000mg/Lであり、
    タリウム含有廃水の中に前記磁性水熱炭と酸化剤を入れ、前記磁性水熱炭と前記酸化剤が協同して前記タリウムを除去し、
    前記磁性水熱炭の添加量は0.10-0.50g/Lであり、前記酸化剤は次亜塩素酸塩を選択し、次亜塩素酸塩の添加量は2-20mmol/Lであり、協同して前記タリウムを除去する反応時間は5-30minであり、
    前記タリウムを除去した後の前記磁性水熱炭は、無機酸により脱着した後で複数回繰り返し利用でき、前記タリウムの濃縮回収率が９９％以上であることを特徴とするタリウム含有廃水処理方法。
  2. 前記磁性材料は四三酸化鉄と、ニッケルフェライトと、コバルトフェライトと、四三酸化鉄を主成分とする工業または天然磁性溶滓との中の一種または複数種を選択することを特徴とする請求項1に記載のタリウム含有廃水処理方法。
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