重金属沉淀剂及其制备方法和重金属废水处理方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及重金属废水处理领域，特别地，涉及一种重金属沉淀剂的制备方法。此夕卜，本发明还涉及上述重金属沉淀剂的制备方法制得的重金属沉淀剂及重金属废水处理方法。
【背景技术】
[0002]重金属废水主要来源于冶炼、电镀、采矿、化工等行业。废水中的重金属，如镉、铅、砷、汞、铬等，都是危害性很大的环境污染物。重金属主要通过食物链累积的方式对环境和人体健康造成影响，人体长期摄入过量重金属均可导致畸胎、致突变、致癌及其他多种病变。因此，如何对重金属废水进行经济、有效的处理，已成为当前环保工作中的重点。
[0003]目前，重金属废水的处理方法主要有化学沉淀法、离子交换法、吸附法、膜分离法等。其中，化学沉淀法是目前重金属废水处理中工业应用最广泛的方法。该方法主要通过向废水中加入沉淀剂，将重金属以溶解度较小的沉淀的形式去除。化学沉淀法具有工艺简单，操作简便，沉淀剂便宜易得等优点，可以同时对多种重金属进行处理，但也存在沉渣量，含水率尚，易一■次污染等缺点，处理后的出水浓度难以稳定达标。
[0004]铁氧体法是指向废水中投加铁盐，通过工艺条件的控制，使废水中多种重金属离子与铁盐生成稳定的铁氧体共沉淀物，再采用固液分离手段，达到去除重金属离子的目的。与其他工艺相比，铁氧体法具有以下特点:(1)工艺过程简单，处理条件温和，治理效果明显；(2)进入铁氧体晶格的重金属离子种类多，处理废水的适用面广；(3)铁氧体沉渣粒度小，比表面积大，可通过吸附、包夹等作用去除部分有机污染物、泥沙、微生物及其他可溶性无机盐；(4)铁氧体沉渣具有强磁性，可利用磁分离；(5)铁氧体沉渣稳定，不存在二次污染，并可通过适当处理制成有用材料，如催化剂、磁流体、填料等。
[0005]当前铁氧化法在制备条件的控制和制备成本上存在不足，主要表现在:(1)缺乏对铁氧体制备的控制、检测手段，无法判断所制备的铁氧体质量；(2)合成所需三价铁盐用量较大，而三价铁盐市场价格显著高于二价铁盐，导致制备成本较高。
【发明内容】
[0006]本发明提供了一种重金属沉淀剂及其制备方法和重金属废水处理方法，以解决现有的重金属沉淀剂制备过程中不容易控制，并且成本较高的技术问题。
[0007]本发明采用的技术方案如下:
[0008]本发明一方面提供了一种重金属沉淀剂的制备方法，包括以下步骤:
[0009]在Fe2+的水溶液中加入调节剂至pH值为10.0?13.0。
[0010]搅拌反应至以甘汞电极为参比电极测得第一氧化还原电位为-500?-700mv，获取反应产生的沉淀物得到重金属沉淀剂。
[0011 ] 其中，调节剂为NaOH、KOH、Ca (0H) 2中的一种或多种。
[0012]进一步地，Fe2+的水溶液中，Fe 2+的质量百分数为2?20%。
[0013]进一步地，Fe2+的水溶液通过二价铁盐和水混合得到，二价铁盐为硫酸亚铁、氯化亚铁、硝酸亚铁中的一种或几种。
[0014]进一步地，重金属沉淀剂中，Fe3+与Fe2+的摩尔比=1:1?5:1。
[0015]本发明另一方面提供一种重金属沉淀剂，重金属沉淀剂由上述的重金属沉淀剂的制备方法制备得到。
[0016]本发明还提供一种重金属废水处理方法，包括以下步骤:
[0017]在重金属废水中加入上述的重金属沉淀剂，搅拌反应10?60分钟，得到含沉淀物的废水，重金属沉淀剂中的Fe的摩尔数与重金属废水中重金属的总摩尔数之比为10:1?
800:1ο
[0018]将含沉淀物的废水固液分离得到污泥和上清液。
[0019]进一步地，重金属沉淀剂中的Fe的摩尔数与重金属废水中重金属的总摩尔数之比为 10:1 ?300:1。
[0020]进一步地，重金属废水包含附、(:0 38、(:11、0、0(1、？13、211中的一种或多种离子。
[0021]进一步地，重金属废水和重金属沉淀剂反应完成时，以甘汞电极为参比电极测得第二氧化还原电位为-100?100mvo
[0022]本发明具有以下有益效果:上述重金属沉淀剂的制备方法，Fe2+的水溶液中加入调节剂pH值为10.0?13.0。在搅拌过程中，Fe2+与调节剂的氢氧根离子反应形成氢氧化亚铁，氢氧化亚铁易于氧化，在搅拌过程中与空气中氧气接触氧化形成Fe3+。当第一氧化还原电位为-500?-700mv时，重金属沉淀剂中的Fe3+与Fe 2+达到合适的比例，可使得重金属沉淀剂对重金属具有较强的去除能力。此时停止反应，获取反应产生的沉淀物得到重金属沉淀剂。上述重金属沉淀剂的制备方法，仅使用相对廉价的二价铁盐作为重金属沉淀剂制备所需铁源，大大降低了重金属沉淀剂的制备成本，并且以氧化还原电位、pH为在制备过程中的控制参数，控制简便，并且可保证重金属沉淀剂质量稳定。
[0023]除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
【附图说明】
[0024]构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
[0025]图1是本发明优选实施例的重金属沉淀剂的制备方法流程图；
[0026]图2是本发明优选实施例的重金属废水处理方法流程图；
[0027]图3是本发明另一优选实施例的重金属废水处理方法的流程图；
[0028]图4是实施例1的重金属沉淀剂的XRD图。
【具体实施方式】
[0029]以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
[0030]参照图1，本发明的优选实施例提供了一种重金属沉淀剂的制备方法，包括以下步骤:
[0031]S110:在Fe2+的水溶液中加入调节剂至pH值为10.0?13.0。
[0032]S120:在10?35°C搅拌反应至以甘汞电极为参比电极测得第一氧化还原电位为-500?-700mv，获取反应产生的沉淀物得到重金属沉淀剂。
[0033]其中，调节剂为NaOH、KOH、Ca (0H) 2中的一种或多种。
[0034]Fe2+的水溶液可由二价铁盐加入水中制得，二价铁盐的浓度以加入的二价铁盐不溶于水中为上限，即Fe2+的水溶液为饱和溶液。调节剂为碱性物质，调节剂为NaOH、Κ0Η、Ca (0H) 2中的一种或多种。调节剂加入量以体系中pH值进行控制。当体系中pH值为10.0?13.0时，停止加调节剂。若pH值过高，则调节剂消耗量过大，制备成本较高；若pH过低，则二价铁盐会主要以氢氧化物的形式存在，无法完全转化形成铁氧体。
[0035]加入适量的调节剂后，可在常温的条件下，如10?35°C，搅拌反应至第一氧化还原电位为-500?-700mv，测定第一氧化还原电位的参比电极为甘萊电极。10?35°C的温度属于常温，因而重金属沉淀剂的制备大多数情况可在常温下进行，无需加热。在搅拌过程中，Fe2+与调节剂的氢氧根离子反应形成氢氧化亚铁，氢氧化亚铁易于氧化，在搅拌过程中与空气中氧气接触氧化形成Fe3+。无需加入三价铁盐，节约了成本。在该转化过程中，第一氧化还原电位逐渐降低。当其降低到-500?-700mv时，制备的重金属沉淀剂中Fe3+与Fe 2+达到合适的比例，重金属沉淀剂对重金属具有较强的去除能力。此时可停止反应，体系中包含大量的固体沉淀物质，将其与其它液体分离，分离过程可以是静置分离、过滤分离、离心分离等。固液分离得到重金属沉淀剂，即为铁氧体。重金属沉淀剂是由Fe3+与Fe2+、02组成的层状化合物，并且是一种磁性材料，其饱和磁化率为50emu.g 1?80emu.g、重金属沉淀剂的