一种利用废弃的基于铝基复合氧化物的除氟吸附材料去除重金属的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及水处理技术领域，特别涉及利用除氟后的废弃吸附剂去除水中重金属的方法。
【背景技术】
[0002]饮用水中氟化物的污染是我国许多地区均面临的问题，吸附法以其无需复杂加药过程、运行管理简单易行等优势而易于推广应用，且特别适合于运行管理水平较低、供水规模较小的农村地区。吸附法除氟主要通过吸附剂表面的物理吸附、化学吸附或离子交换等作用去除水中氟化物。针对饮用水除氟以及丰富比表面积的吸附界面构建的问题，本案发明人发明了基于铝基复合氧化物的除氟吸附材料及其应用方法(专利号ZL200810226262.4)，其除氟技术原理在于:将具有优异除氟性能的水合铝基氧化物、水合铝基氢氧化物、水合羟基氧化铝、水合铝基铝酸钙、水合铝基铝酸镁、水合羟基氧化铁、水合氧化锰等进行复配，并通过原位负载方法负载/掺杂在载体表面与间隙，获得具有丰富活性吸附位点与表面羟基的除氟材料；吸附除氟过程中，利用材料吸附位点吸附与离子交换作用实现氟从水相中分离与在材料内部的固定化；达到吸附饱和或出水穿透达到再生条件时，采用原位再生方法恢复吸附层的除氟活性，无需传统再生方式中复杂的酸/碱液等再生液浸泡过程，从而简化再生过程。具体而言，基于铝基复合氧化物的除氟吸附材料包括铝基复合氧化物和多孔负载基体两部分；其中，铝基复合氧化物与多孔负载基体的质量比为
0.25?25:100 ;上述多孔负载基体可选自石英砂、陶粒、锰砂、无烟煤、磁铁矿、骨炭、凹凸棒、沸石、活性炭、黏土、硅藻土、羟基磷酸钙或活性氧化铝等；上述铝基复合氧化物可以是由氧化铝(Al2O3)、水合氧化铝(Al2O3.XH2O)、水合羟基氧化铝(A100H.χΗ20)、水合铝基氢氧化物(Al(OH)3.XH2O)等组分经化学反应过程复合而组成的复合材料。
[0003]基于铝基复合氧化物的除氟吸附材料应用时，由于饮用水标准对出水氟浓度要求很高，在平衡浓度为lmg/L时即需要进行再生，因此基于铝基复合氧化物的除氟吸附材料仍有大量的表面吸附位点未充分利用。此外，饮用水除氟的体系，共存干扰离子的种类较少、浓度较低，吸附杂质较少，废弃的基于铝基复合氧化物的除氟吸附材料仍具有回收与综合利用价值。本发明针对上述问题，提出一种利用废弃的基于铝基复合氧化物的除氟吸附材料去除重金属的方法。本发明对于降低除氟运行成本、减少除氟废物产生、提高资源综合利用率具有重要意义。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是针对除氟后废弃的基于铝基复合金属氧化物的除氟吸附材料，提供一种利用其去除水中重金属、实现其资源化利用的方法。
[0005]基于铝基复合金属氧化物的除氟吸附材料的活性组分为水合铝基氧化物、水合铝基氢氧化物、水合羟基氧化铝、水合铝基铝酸钙、水合铝基铝酸镁、水合羟基氧化铁、水合氧化锰等；其中，所述的铝基复合氧化物可以是由氧化铝(Al2O3)、水合氧化铝(Al2O3.XH2O),水合羟基氧化铝(A100H.XH2O)、水合铝基氢氧化物(Al(OH)3.χΗ20)等组分经化学反应过程复合而组成的复合材料。吸附除氟之后，主要成分为Al2O3.(X-1)H2O-F, AlOF.χΗ20,Al(OH)2F.xH20, AlFx (OH)y0
[0006]本发明的技术原理在于，将除氟后废弃的基于铝基复合金属氧化物的除氟吸附材料在酸性溶液中浸泡，在酸性溶液中可以溶解的组分以及吸附到其表面的氟化物溶解到水中，而负载基体则仍以颗粒物的形式存在；采用固液分离方法将负载基体分离之后获得铝盐、铁盐、钙盐、镁盐和锰盐与氟化物的混合溶液；往混合溶液中滴加碱液使得pH值至5-7范围，混合溶液中的铝盐可转化为水合氢氧化铝(Al(OH)3.ηΗ20)，混合溶液中的铁盐可转化为水合氣氧化铁(Fe (OH)3.ηΗ20),混合溶液中的招盐和铁盐可同时转化为水合铁招复合氢氧化物(AlxFey(OH)n.ηΗ20)，钙盐和镁盐也可参与到水合氢氧化铝、水合氢氧化铁或水合铁铝复合氢氧化物的生成反应中；将滴加碱液后的混合悬浊液投加到含有重金属的待处理水中，在充分搅拌的条件下进行反应并控制反应之后的平衡PH值，即可将水中重金属去除。
[0007]为了实现上述目的，本发明的利用废弃的基于铝基复合氧化物的除氟吸附材料去除重金属的方法包括以下步骤:
[0008](I)将废弃的基于铝基复合氧化物的除氟吸附材料置于浸泡池中，往浸泡池中加入酸性溶液，在搅拌条件下反应30min?48h。
[0009]所述的酸性溶液是指硫酸溶液、硝酸溶液、盐酸溶液中的一种或一种以上的混合溶液；酸性溶液的PH值范围为0.2-3 ;酸性溶液的体积为废弃的基于铝基复合氧化物的除氟吸附材料堆体积的2-5倍。
[0010](2)停止搅拌，静置2h?48h。
[0011](3)将浸泡池的上清液撇除至回收池，清除浸泡池中剩余的固体杂质；浸泡池的上清液是铝盐、铁盐、钙盐、镁盐和锰盐与氟化物的混合溶液。
[0012](4)在搅拌条件下往回收池中投加碱液使得溶液pH值至4-7，反应5?30min ；
[0013]所述的碱液是氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙中的一种或一种以上的混合溶液；
[0014]所述的搅拌条件是机械搅拌、水力搅拌或空气搅拌。
[0015](5)将回收池中的悬浊液投加到待处理含重金属废水中，并在混合反应器中充分反应(一般反应的时间为I?30分钟);悬浊液的投量为使得投加的铁盐与铝盐的总投量与水中重金属的摩尔比为2:1?50:1 ;
[0016]所述的待处理含重金属废水指的是水中重金属浓度高于排放标准的水，尤其是指含有重金属的工业废水；
[0017]所述的混合反应器是水力混合反应器、曝气混合反应器或机械混合反应器。
[0018](6)利用固液分离方法将步骤(5)的悬浮物从水中分离，直接得到去除了重金属的处理水，所得去除了重金属的处理水能达到国家相关工业废水排放标准。所述的固液分离方法是澄清、沉淀、介质过滤、膜过滤中的一种或一种以上的组合。
[0019]所述的基于铝基复合氧化物的除氟吸附材料是专利号ZL200810226262.4的除氟吸附材料，其包含活性组分和多孔负载基体两部分；其中，活性组分是由铝盐溶液和无机碱溶液经化学反应制备而成的铝基复合氧化物，铝基复合氧化物通过原位负载的方法负载在多孔负载基体表面，铝基复合氧化物与多孔负载基体的质量比为0.25?25:100。所述的铝基复合氧化物可以是由氧化铝(Al2O3)、水合氧化铝(Al2O3.XH2O)、水合羟基氧化铝(AlOOH-XH2O)和水合铝基氢氧化物(Al (OH) 3.XH2O)等组分经化学反应过程复合而组成的复合材料，其中X为水分子的个数。所述的多孔负载基体的