颗粒二氧化钛处理酸性废水中高浓度砷与镉的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种利用颗粒二氧化钛处理酸性废水中高浓度砷与镉的方法，属环境科学与技术领域。
技术背景
[0002]人为采矿等工业活动促进了含砷酸性废水的排放，其排放的污水中不仅含有高浓度砷，而且存在多种共存重金属离子，近年来对工业废水中砷及重金属的去除研究受到广泛关注。目前，国内外处理含砷废水的主要方法有沉淀法、吸附法、离子交换法、反渗透法及生物法等。沉淀法中常用的沉淀剂有硫化物、铁盐、铝盐、钙盐、石灰水等。其中应用最广泛的方法是高密度污泥法(HDS)，该方法先利用钙化合物中和废水到一定pH值，然后加入铁盐来沉淀和吸附砷，从而达到去除废水中砷的目的。沉淀法工艺简单，操作方便，但处理成本较高，工艺运行不稳定，处理后的外排水中砷含量及共存重金属远不能达到工业水排放标准，而且该方法需要大量的沉淀剂，产生的大量含砷废渣无法利用，长期堆积容易造成二次污染。
[0003]吸附法作为一种经济有效的除砷方法目前已被广泛应用于砷的去除研究上，常见的吸附剂有铁铝氧化物、活性炭、功能树脂、稀土元素以及各种天然矿物等。纳米T12因其具有较大的比表面积和较好的稳定性而对高砷污酸废水中的砷有很好的吸附去除效果。但使用纳米T12处理工业废水时，存在的一个很大问题是粉末吸附剂不易回收，其再生效果差，而且使用后的吸附剂在环境中容易迁移，成为砷二次释放的潜在污染源。
【发明内容】
[0004]为了克服传统除砷工艺中砷二次释放的难点，本申请的发明人进行了反复的深入研究，从而提出了一个更为完整的处理酸性废水中高浓度砷与镉的方法，该方法能有效去除工业废水中的高浓度砷及镉，经处理后的外排液满足环境法规下的限制规定。本发明所使用的颗粒状吸附剂经过再生后可以循环使用，吸附剂再生过程中几乎不产生废渣，与其他处理工艺比较，沉渣量大大减小，通过进一步回收反洗脱附下来的砷，可产生经济效益。本发明的目的在于提供一种处理酸性废水中高浓度砷与镉的新方法。
[0005]通过下面的描述来阐明本发明的具体内容:
[0006](I)本发明中使用的T12吸附剂是申请人自主合成的颗粒T12，尺寸为0.25?0.42mm,比表面积为196m2/g。将颗粒T12填充三个连续串联的吸附柱，滤柱长16cm，直径为1.2cm，填装20g T12颗粒。
[0007](2)酸性废水原液的处理方法:酸性废水原液pH为1.4，含砷量为3310mg/L，含镉量为369mg/L。首先利用石灰乳将高砷酸性废水的pH调至4，过0.45 μ m的滤膜将其分离成固体和液体，分离后的液体加入工业级NaOH将其pH调至7，固液分离得到滤液。
[0008](3)吸附方法:将(2)中滤液以上向流方式泵入吸附柱中进行连续吸附去除。设定流速为0.6mL/min,空床接触时间为30min。在每个柱子的出水处隔时取样并检测pH，在保证第三个柱子出水处的砷及镉浓度均达标的情况下，当第一个柱子达到吸附饱和时，停止滤柱实验，将柱子中的T12颗粒转移至10mL聚四氟乙烯塑料瓶中进行反洗再生。
[0009](4) T12颗粒再生方法:对步骤(3)中使用后的T12颗粒，加入0.5mol/L硫酸溶液用于洗脱吸附的镉等重金属，固液分离得到酸洗液与T12颗粒，接着将T12颗粒用5mol/L氢氧化钠溶液连续反洗三次以洗脱吸附的砷，固液分离得到碱洗液与T12颗粒，再将T12颗粒用0.5mol/L硫酸溶液和去离子水冲洗至中性，固液分离得到反洗液及再生的T12颗粒。所用硫酸和氢氧化钠溶液的体积为70mL。
[0010](5)1102循环使用:将步骤(4)中再生后的T12颗粒重新填充滤柱，并将其放置于下一个循环的最后一个柱子处，其他两个柱子依次前移，重复步骤(3)。
[0011](6)反洗液回收方法:将步骤(4)中的酸洗液与碱洗液混合后离心分离得到上清液及固体残渣，将上清液与酸性废水原液按体积比2:5混合，重复步骤(3)进行砷镉吸附去除。
[0012](7)对步骤(6)中得到的固体残渣，其主要成分是亚砷酸钠和钠砷酸钙，经化学提纯后可作为砷的化工原料加以利用。
[0013]本发明取得的效果如下:
[0014](I)申请人自主合成的颗粒T12对三价砷及镉有很高的吸附容量，可以直接去除工业废水中的三价砷及镉，减少了传统工艺中先将三价砷氧化再对其处理的步骤，降低了处理成本，也解决了传统工艺对三价砷处理效率低的问题。
[0015](2)使用后的颗粒T12经再生后可循环使用，再生后其吸附效率没有降低。反洗过程基本不产生废渣，解决了传统工艺中含砷残渣的堆放及二次污染问题。
[0016](3)与粉末吸附剂相比，颗粒T12的反洗再生过程更易操作、反洗效率高。解决了粉末吸附剂不易回收，容易泄露造成砷二次污染的问题。
[0017](4)对工业废水中砷及镉的处理效果稳定，在10次循环中，经过三次连续吸附后，出水中的砷及镉浓度均低于国家污水排放标准(GB8978—1996)。
[0018]综上所述，本发明建立了包括从废水处理到吸附剂再生，再到反洗液回收的连续完整工艺流程，解决了传统工艺中存在的排放不达标、环境二次污染等诸多问题，对含高浓度砷及镉的工业酸性废水的处理提供了一种新方法。
【附图说明】
[0019]下面通过图例说明本发明的主要特征。
[0020]附图1是申请人自主合成的颗粒T12对三价砷的吸附容量图。从图中可以看出，颗粒T12对三价砷有很高的吸附容量，其吸附量在pH5和7时分别为145和160mg/g Ti02。
[0021]附图2是申请人自主合成的颗粒T12对镉的吸附容量图。从图中可以看出，颗粒T12对镉的吸附容量与pH相关，在pH5和7时分别为60和370mg/g Ti02。
[0022]附图3是本发明利用颗粒二氧化钛处理酸性废水中高浓度砷与镉的方法实施例的工艺流程图。工艺流程具体说明如下:
[0023]砷及镉的吸附去除:在中和槽(I)中，加入石灰乳(7)将酸性废水原液(6) pH调至4，然后固液分离。滤液进入中和槽(2)中，加入工业级NaOH (8)将pH调至7，固液分离得到滤液。滤液以上向流的方式进入三个填装有20g颗粒T12的串联吸附柱A、B、C。在每个柱子的出水处隔时取样检测，以保证外排水(9)中砷及镉浓度均达到国家污水排放标准。
[0024]T12吸附剂再生:当第一个柱子A中T12达到吸附饱和后，停止滤柱实验，将柱子中的T