专利名称：利用纳米二氧化钛改性颗粒去除水中有毒重金属的方法
技术领域：
本 发明涉及一种水处理方法，特别是一种不需要碱化过程便能高效去除水体中铜、铅、镉有毒重金属的方法。
背景技术：
铜、铅、镉是现代工业广泛使用和排放的重金属。水体中如含有一定量的铜、铅、镉元素，对生物体的毒性很大，如果人体和动物摄入过量的铜、铅、镉有毒金属离子将导致人体和动物内脏受损，新陈代谢系统失调，且损害作用不可逆，严重时会使人和动物致死。在我国，电池制造业、电镀业、制革业和冶金业等企业废水中普遍含有高浓度的铜、铅、镉等有毒重金属。这些行业的废水必须首先将水中高浓度的有毒重金属去除，然后才能进行后续的废水COD和氮磷等营养元素的去除，最终纳入污水管网。针对工业废水有毒重金属废水的去除，目前通常使用的方法是往废水中投入大量的碱性材料，如石灰、碳酸钙等物质，使得废水的PH上升到强碱性，利用有毒重金属在强碱性环境下的沉淀作用从而去除重金属。 但此方法存在以下缺点一是要使偏酸性的含有高浓度重金属废水PH上升至强碱性需要投入大量的碱性物质，最终导致处理污泥量过多等问题；二是在有毒重金属沉淀之后，需要在废水中加入强酸，使得废水的PH值回到中性左右以满足后续的水处理工艺，这样造成了材料的浪费，增加了废水处理成本；三是加强碱后沉淀的含有有毒重金属的污泥属于危险废物范畴，需要运送相关部门集中处理，这样既造成了资源的浪费也增加了危险废物处理压力。纳米二氧化钛具有良好的光催化效能和对重金属的强吸附性能，通常人们利用纳米二氧化钛进行光催化降解水体中的有机污染物，或者利用纳米二氧化钛来富集一般水体中痕量重金属，而对利用纳米二氧化钛吸附去除工业废水中的重金属方面还没有相关报道和技术方法。
发明内容
本发明的目的就是针对目前如何有效去除工业废水中铜、铅、镉有毒重金属的问题，从而提供一种成本低、去除效果好、环境友好型的利用改性纳米二氧化钛颗粒去除工业废水中高浓度有毒重金属的水处理方法。本发明方法的具体步骤是
首先，向含有毒重金属污染的水体中，投入20 100克/吨水的纳米二氧化钛改性颗粒，所述的有毒重金属包括铜、铅和镉；然后，将投入的纳米二氧化钛改性颗粒与污染水体充分混合30 60分钟，并沉淀2 3小时，沉淀之后将池中处理过的污水排出，留下吸附有有毒重金属的纳米二氧化钛改性颗粒；最后，将吸附有有毒重金属的纳米二氧化钛改性颗粒转移到回收池中，在回收池中加入2 6 mol/L的稀酸溶液，稀酸溶液与沉淀物的体积比为1:1 ；回收从纳米二氧化钛改性颗粒上解吸出来的有毒重金属。所述的稀酸溶液包括硝酸溶液、硫酸溶液或盐酸溶液。所述的纳米二氧化钛改性颗粒制备方法为首先将纳米二氧化钛粉末与去离子水以质量比1 50充分混合；然后将混合物放入超声波发生器内超声30分钟，取出混合物后静置沉淀2 3天；取出在容器内未沉淀的悬浮的淡蓝色的胶体状悬浮液，即得到了纳米二氧化钛改性颗粒。本发明方法利用纳米二氧化钛改性颗粒对铜、铅、镉具有巨大吸附能力，并且吸附了有毒重金属的纳米二氧化钛改性颗粒能有效地发生自身絮凝沉淀，从而有效地去除废水中的高浓度的有毒重金属离子。本发明解决了以往投加碱性材料对水中铜、铅、镉有毒重金属去除工艺带来的碱性污水后期需加酸调节水体PH的问题，利用纳米二氧化钛改性颗粒高效吸附水中铜、铅、镉有毒重金属，使得铜、铅、镉有毒重金属得到有效去除，并在后续的沉淀和酸解工艺中使污泥中铜、铅、镉有毒重金属得到回收再利用。本发明方法对于以往的加碱法相比，一方面可以高效地去除废水中高浓度的有毒重金属；另一方面大大减少了处理材料的投放量，特别是避免了强酸和强碱的投放，大量节约了成本；还有一方面就是使沉淀污泥进行低浓度酸洗脱，做到了有毒重金属的资源回收。另外，本发明以企业现有的水处理工艺为基础，不需要进行大规模的技术改造，具有较高的可操作性；同时投加的纳米二氧化钛改性颗粒相对量较低且不改变原有废水的PH值，有利于工业废水处理工艺的经济运行，具有较高的实用性。
具体实施例方式实施例1
首先，向含有毒重金属污染的水体(含电镀废水)中，投入20克/吨水的纳米二氧化钛改性颗粒；然后，将投入的纳米二氧化钛改性颗粒与污染水体充分混合30分钟，并沉淀2 小时，沉淀之后将池中处理过的污水排出，留下吸附有有毒重金属的纳米二氧化钛改性颗粒；最后，将吸附有有毒重金属的纳米二氧化钛改性颗粒转移到回收池中，在回收池中加入 2mol/L的盐酸溶液，盐酸溶液与沉淀物的体积比为1:1 ；回收从纳米二氧化钛改性颗粒上解吸出来的有毒重金属。实验结果显示，在沉淀之后，原水体中的铜、铅和镉浓度已经低于原子吸收光谱仪检测限，证明加入纳米二氧化钛改性颗粒之后，原水中的铜、铅、镉已经得到完全去除。利用 2 mol/L的盐酸溶液回收有毒重金属的效率可以达到90%以上。实施例2
首先，向含有毒重金属污染的水体中，投入100克/吨水的纳米二氧化钛改性颗粒；然后，将投入的纳米二氧化钛改性颗粒与污染水体充分混合60分钟，并沉淀3小时，沉淀之后将池中处理过的污水排出，留下吸附有有毒重金属的纳米二氧化钛改性颗粒；最后，将吸附有有毒重金属的纳米二氧化钛改性颗粒转移到回收池中，在回收池中加入6 mol/L的盐酸溶液，盐酸溶液与沉淀物的体积比为1:1 ；回收从纳米二氧化钛改性颗粒上解吸出来的有毒重金属。实验结果显示，在沉淀之后，原水体中的铜、铅和镉浓度已经低于原子吸收光谱仪检测限，证明加入纳米二氧化钛改性颗粒之后，原水中的铜、铅、镉已经得到完全去除。利用 6 mol/L的盐酸溶液回收有毒重金属的效率可以达到95%以上。实施例3
首先，向含有毒重金属污染的水体中，投入60克/吨水的纳米二氧化钛改性颗粒 ’然后，将投入的纳米二氧化钛改性颗粒与污染水体充分混合40分钟，并沉淀3小时，沉淀之后将池中处理过的污水排出，留下吸附有有毒重金属的纳米二氧化钛改性颗粒；最后，将吸附有有毒重金属的纳米二氧化钛改性颗粒转移到回收池中，在回收池中加入4 mol/L的盐酸溶液，盐酸溶液与沉淀物的体积比为1:1 ；回收从纳米二氧化钛改性颗粒上解吸出来的有
毒重金属。实 验结果显示，在沉淀之后，原水体中的铜、铅和镉浓度已经低于原子吸收光谱仪检测限，证明加入纳米二氧化钛改性颗粒之后，原水中的铜、铅、镉已经得到完全去除。利用 4 mol/L盐酸溶液回收有毒重金属的效率可以达到95%以上。实施例4
首先，向含有毒重金属污染的水体中，投入30克/吨水的纳米二氧化钛改性颗粒 ’然后，将投入的纳米二氧化钛改性颗粒与污染水体充分混合40分钟，并沉淀2. 5小时，沉淀之后将池中处理过的污水排出，留下吸附有有毒重金属的纳米二氧化钛改性颗粒；最后，将吸附有有毒重金属的纳米二氧化钛改性颗粒转移到回收池中，在回收池中加入4 mol/L的硝酸溶液，硝酸溶液与沉淀物的体积比为1:1 ；回收从纳米二氧化钛改性颗粒上解吸出来的有毒重金属。实验结果显示，在沉淀之后，原水体中的铜、铅和镉浓度已经低于原子吸收光谱仪检测限，证明加入纳米二氧化钛改性颗粒之后，原水中的铜、铅、镉已经得到完全去除。利用 4 mol/L的硝酸溶液回收有毒重金属的效率约为75%。实施例5
首先，向含有毒重金属污染的水体中，投入60克/吨水的纳米二氧化钛改性颗粒 ’然后，将投入的纳米二氧化钛改性颗粒与污染水体充分混合40分钟，并沉淀2. 5小时，沉淀之后将池中处理过的污水排出，留下吸附有有毒重金属的纳米二氧化钛改性颗粒；最后，将吸附有有毒重金属的纳米二氧化钛改性颗粒转移到回收池中，在回收池中加入4 mol/L的硫酸溶液，硫酸溶液与沉淀物的体积比为1:1 ；回收从纳米二氧化钛改性颗粒上解吸出来的有毒重金属。实验结果显示，在沉淀之后，原水体中的铜、铅和镉浓度已经低于原子吸收光谱仪检测限，证明加入纳米二氧化钛改性颗粒之后，原水中的铜、铅、镉已经得到完全去除。利用 4 mol/L的硫酸溶液回收有毒重金属的效率约为85%。
权利要求
1.利用纳米二氧化钛改性颗粒去除水中有毒重金属的方法，其特征在于该方法包括如下步骤首先，向含有毒重金属污染的水体中，投入20 100克/吨水的纳米二氧化钛改性颗粒，所述的有毒重金属包括铜、铅和镉；然后，将投入的纳米二氧化钛改性颗粒与污染水体充分混合30 60分钟，并沉淀2 3小时，沉淀之后将池中处理过的污水排出，留下吸附有有毒重金属的纳米二氧化钛改性颗粒；最后，将吸附有有毒重金属的纳米二氧化钛改性颗粒转移到回收池中，在回收池中加入2 6 mol/L的稀酸溶液，稀酸溶液与沉淀物的体积比为1:1 ；回收从纳米二氧化钛改性颗粒上解吸出来的有毒重金属；所述的稀酸溶液包括硝酸溶液、硫酸溶液或盐酸溶液。
全文摘要
本发明公开了一种利用纳米二氧化钛改性颗粒去除水中有毒重金属的方法。现有的方法是在废水中投入大量的碱性材料，这样造成了材料的浪费，增加了废水处理成本。本发明首先向污染的水体中纳米二氧化钛改性颗粒，然后将两者充分混合并沉淀，留下吸附有有毒重金属的纳米二氧化钛改性颗粒；最后将吸附有有毒重金属的纳米二氧化钛改性颗粒转移到回收池中，在回收池中加入的稀酸溶液，回收从纳米二氧化钛改性颗粒上解吸出来的有毒重金属。本发明一方面可以高效地去除废水中高浓度的有毒重金属；另一方面大大减少了处理材料的投放量，特别是避免了强酸和强碱的投放，大量节约了成本。
文档编号C02F1/28GK102219291SQ20111008978
公开日2011年10月19日 申请日期2011年4月11日 优先权日2011年4月11日
发明者方婧 申请人:浙江工商大学