一种含六价铬离子工业废水的处理方法
【专利摘要】本发明涉及一种对工业废水进行无害化处理的含六价铬离子工业废水的处理方法。它克服了目前含六价铬离子废水处理方法成本高、易造成二次污染的不足。其技术方案是，以FeCl3·6H2O和FeSO4·7H2O为原料，以氨水为沉淀剂，快速搅拌后，高温陈化，洗涤、烘干制得磁性固体颗粒；配制聚丙烯酰胺絮凝剂溶液，将磁性固体颗粒放入配制的絮凝剂溶液中，高速搅拌后，在外加磁场下使磁性固体颗粒快速沉降，将沉淀烘干后制得改性磁性颗粒；将改性磁性颗粒加入含六价铬离子废水中，用酸调节pH为6，搅拌分离后，上层为脱铬清液；下层改性磁性颗粒加入碱液，搅拌后分离，改性磁性颗粒重复使用。本方法经济实用，无二次污染，沉降速度快，可回收六价铬及改性磁性颗粒。
【专利说明】一种含六价铬离子工业废水的处理方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于电镀、鞣革、颜料、油漆、合金、印染及印刷行业中，对工业废水进行无害化处理的含六价铬离子工业废水的处理方法。
技术背景
[0002]重金属铬及其化合物广泛应用于电镀、鞣革、颜料、油漆、合金、印染及印刷等行业。工业废水中，铬主要以Cr (VI)的形态存在，是一种强氧化剂，具有强致癌变、畸变和致突变作用，对生物体伤害较大，是美国环境保护署(EPA)认定的17种对人体危害最大的化学品之一。目前处理含六价铬废水的方法很多，如化学还原沉淀法、吸附法、离子交换法、生物法等，在所有除六价铬的方法工艺中，吸附法因其材料便宜易得、成本低、去除效果好等优点而一直受到人们青睐。最初人们通常采用活性炭做吸附剂吸附六价铬，如Lotfi和Richard用杉木为原料，用KOH活化得到的活性炭处理含六价铬污水，在适当条件下六价铬去除量可达到315π^Ρ。胡中华等研究了活性炭孔径对六价铬的吸附性能的影响，将中孔和微孔椰壳活性炭进行比较，结果表明中孔的吸附效果比微孔好且再生能力也比微孔好。活性炭对六价铬吸附效果较好，但因价格较贵且不易分离沉降，其应用受到限制。
[0003]随着吸附材料的不断发展，人们发现高分子絮凝剂具有较高的吸附性能。高分子絮凝剂是一种水溶性高分子化合物，活性基团多可吸附多种物质，通过架桥作用，使分散于液相中的杂质微粒凝集、沉降。L.Dupont和E.Guillon从麦麸中提取出一种木质素纤维素，并用其处理水中六价铬，结果表明在酸性介质中，其最大吸附量可达到35π^Ρ，说明木质素纤维素处理水中六价铬有一定效果。C.Raji和Τ.S.Anirudhan合成了一种聚丙烯酰胺接枝木屑，结果表明在适当条件下，其对水中六价铬的吸附效率可达到90 %。MayaR.Unnithan等制得一种胺改性聚丙烯酰胺接枝椰壳纤维吸附剂、E.S.Abdel-Halim和SalemS.Al-Deyab合成了一种交联聚丙烯酰胺/瓜尔胶接枝共聚物，结果表明这两种物质对水中六价铬都有较好的吸附效果。
[0004]为了加快沉降速率，人们开始寻找一种可以借助外力来加速沉降的吸附剂，如磁性单质或磁性化合物。Marius Gheju研究了零价铁对水中六价铬的吸附，结果表明其对六价铬具有一定的吸附效果。李森伟等研究了磁性铁镍氧化物对水中六价铬的吸附，结果表明在适当条件下，其吸附量可达SOmgg'并且当有外加磁场作用时，能快速沉降。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是:针对现有技术中处理含六价铬离子废水的方法成本高、易造成二次污染，特提供一种含六价铬离子工业废水的处理方法。
[0006]为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案:一种含六价铬离子工业废水的处理方法，采用下述四个步骤:
[0007]步骤一:制备磁性固体颗粒:本发明采用化学共沉淀法，称取5.40gFeCl3.6H20和
2.78gFeS04.7H20, Fe3+盐与Fe2+盐质量比为2.2-1.8取量，倒入盛有200mL蒸馏水的烧杯中不断搅拌使其完全溶解。将上述烧杯放入30°C水浴锅中，在搅拌下，向其中加入质量百分浓度为3 %的氨水，调节pH为10。反应过程中应不断加入氨水，维持pH为10。反应0.5h后停止搅拌，再将烧杯放入90°C水浴锅中陈化3h，待反应结束后，冷却至室温，用多功能磁分离器分离出磁性固体颗粒，用蒸馏水反复洗涤至中性，再用酒精洗涤三次，放入烘箱烘干，制得磁性固体颗粒。
[0008]步骤二:制备改性磁性颗粒:配置浓度为lOOmgL—1的聚丙烯酰胺溶液，称取1.0g上步制备好的磁性固体颗粒加入到聚丙烯酰胺溶液中，在室温、转速为lOOOr/min下搅拌
0.5h后，在多功能磁分离器的磁场作用下使磁性固体颗粒快速沉降，倒掉上层清液，沉淀放入烘箱烘干，得到改性磁性颗粒。
[0009]步骤三:含六价铬离子废水的处理:称取0.14g重铬酸钾倒入盛有IOOmL水的烧杯中搅拌溶解，再倒入500mL容量瓶中加水至刻度，振荡后配制成浓度为28011^171的重铬酸钾溶液。取配好的重铬酸钾溶液IOOmL加入到上步制得的改性磁性颗粒中，用浓H2SO4调节体系pH至6，不断搅拌0.5h后，放在多功能磁分离器上在磁场作用下分离得到上层清液和下层含铬改性磁性颗粒。
[0010]步骤四:六价铬离子的回收:在烧杯中放入上步得到的含铬改性磁性颗粒，再加入IOOmL浓度为0.1M的NaOH溶液或KOH溶液，不断搅拌IOmin后，将烧杯放在多功能磁分离器上，在磁场作用下固液分离，六价铬离子进入溶液进行回收，改性磁性颗粒回收后重复使用。
[0011]本处理方法第一步制得的磁性固体颗粒，其成分是Fe304、Fe203的磁性化合物形成的组合物。第二步所用的 高分子絮凝剂溶液是用聚丙烯酰胺制得的絮凝剂溶液。第四步所用碱液是NaOH溶液、KOH溶液中的一种。
[0012]本发明与现有技术比较具有以下有益效果:(1)本处理方法经济实用，用高分子絮凝剂和磁性化合物处理含铬废水并进行回收，无二次污染；(2)用多功能磁分离器，在磁场作用下进行沉降分离，沉降速度快；(3)用碱液处理含铬改性磁性颗粒，既回收了六价铬离子，又得到了改性磁性颗粒，可重复利用。
【具体实施方式】
[0013]通过以下实施例对本发明作进一步说明:
[0014]实施例1:采用化学共沉淀法，称取5.40gFeCl3.6H20和2.78gFeS04.7H20,按Fe3+盐与Fe2+盐质量比为2.2-1.8取量，倒入盛有200mL蒸馏水的烧杯中不断搅拌使其完全溶解。将上述烧杯放入30°C水浴锅中，在搅拌下，向其中加入质量百分浓度为3 %的氨水，调节pH为10。反应过程中应不断加入氨水，维持pH为10。反应0.5h后停止搅拌，再将烧杯放入90°C水浴锅中陈化3h，待反应结束后，冷却至室温，用多功能磁分离器分离出磁性固体颗粒，用蒸馏水反复洗涤至中性，再用酒精洗涤三次，放入烘箱烘干，制得磁性固体颗粒。配置浓度为lOOmgL—1的聚丙烯酰胺溶液，称取1.0g上步制备好的磁性固体颗粒加入到聚丙烯酰胺溶液中，在室温、转速为lOOOr/min下搅拌0.5h后，在多功能磁分离器的磁场作用下使磁性固体颗粒快速沉降，倒掉上层清液，沉淀放入烘箱烘干，得到改性磁性颗粒。称取
0.14g重铬酸钾倒入盛有IOOmL水的烧杯中搅拌溶解，再倒入500mL容量瓶中加水至刻度，振荡后配制成浓度为28011^171的重铬酸钾溶液。取配好的重铬酸钾溶液IOOmL加入到上步制得的改性磁性颗粒中，用浓H2SO4调节体系pH至6，不断搅拌0.5h后，放在多功能磁分离器上在磁场作用下分离得到上层清液和下层含铬改性磁性颗粒。其六价铬的去除率为87.3%。在烧杯中放入上步得到的含铬改性磁性颗粒,再加入1OOmL浓度为0.1M的NaOH溶液，不断搅拌1Omin后，将烧杯放在多功能磁分离器上，在磁场作用下固液分离，六价铬离子进入溶液进行回收，改性磁性颗粒回收后重复使用。
[0015]对照例1:准确称取0.14g重铬酸钾溶于少量水中搅拌溶解，再倒入250mL容量瓶中定容，配得六价铬质量浓度为560mgL-1的重铬酸钾溶液，其他步骤和条件与实施例1完全相同，结果是相比实施例1，对照例1的六价铬除去率为94.8 %。
[0016]实施例2:采用化学共沉淀法，称取5.29gFeCl3.6H20和2.65gFeS04.7H20,按Fe3+盐与Fe2+盐质量比为2.2-1.8取量，倒入盛有200mL蒸馏水的烧杯中不断搅拌使其完全溶解。将上述烧杯放入30°C水浴锅中，在搅拌下，向其中加入质量百分浓度为3 %的氨水，调节pH为10。反应过程中应不断加入氨水，维持pH为10。反应0.5h后停止搅拌，再将烧杯放入90°C水浴锅中陈化3h，待反应结束后，冷却至室温，用多功能磁分离器分离出磁性固体颗粒，用蒸馏水反复洗涤至中性，再用酒精洗涤三次，放入烘箱烘干，制得磁性固体颗粒。配置浓度为lOOmgL—1的聚丙烯酰胺溶液，称取1.0g上步制备好的磁性固体颗粒加入到聚丙烯酰胺溶液中，在室温下、转速为1000r/min下搅拌0.5h后,在多功能磁分离器的磁场作用下使磁性固体颗粒快速沉降，倒掉上层清液，沉淀放入烘箱烘干，得到改性磁性颗粒。称取
0.14g重铬酸钾倒入盛有1OOmL水的烧杯中搅拌溶解，再倒入500mL容量瓶中加水至刻度，振荡后配制成浓度为280mgL-1的重铬酸钾溶液。取配好的重铬酸钾溶液1OOmL加入到上步制得的改性磁性颗粒中，用浓H2SO4调节体系pH至6，不断搅拌0.5h后，放在多功能磁分离器上在磁场作用下分离得到上层清液和下层含铬改性磁性颗粒。其六价铬的去除率为85.9%。在烧杯中放入上步得到的含铬改性磁性颗粒,再加入1OOmL浓度为0.1M的KOH溶液，不断搅拌1Omin后，将烧杯放在多功能磁分离器上，在磁场作用下固液分离，六价铬离子进入溶液进行回收，改性磁性颗粒回收后重复使用。
[0017]对照例2:其他步骤和条件与实施例2完全相同，对照例2是取配好的浓度为280mgr1重铬酸钾溶液1OOmL加入到制得的改性磁性颗粒中，用浓H2SO4调节体系pH至4。结果是相比实施例2，对照例2的六价铬除去率为92.6 %。
【权利要求】
1.一种含六价铬离子工业废水的处理方法，其特征在于:先制备磁性固体颗粒:称取5.40gFeCl3.6H20 和 2.78gFeS04.7H20,按 Fe3+ 盐与 Fe2+ 盐质量比为 2.2-1.8 取量，倒入盛有200mL蒸馏水的烧杯中，不断搅拌使其完全溶解，将上述烧杯放入温度为30°C的水浴锅中，在搅拌下加入质量百分浓度为3 %的氨水，调节pH至10，反应过程中不断加入氨水，维持pH为10，反应0.5h后停止搅拌，再将烧杯放入温度为90°C的水浴锅中陈化3h，反应结束后冷却至室温，放在多功能磁分离器上，在磁场作用下分离出磁性固体颗粒，用蒸馏水反复洗涤至中性，再用酒精洗涤三次，放入烘箱烘干，制得磁性固体颗粒；然后制备改性磁性颗粒:配制浓度为lOOmgL—1的聚丙烯酰胺溶液，称取1.0g上步制得的磁性固体颗粒加入到聚丙烯酰胺溶液中，在室温、转速为lOOOr/min下搅拌0.5h后，在多功能磁分离器的磁场作用下使磁性固体颗粒快速沉降，倒掉上层清液，沉淀放入烘箱烘干，得到改性磁性颗粒；含六价铬离子废水的处理:称取0.14g重铬酸钾倒入盛有IOOmL水的烧杯中搅拌溶解，再倒入500mL容量瓶中加水至刻度，振荡后配制成浓度为28011^171的重铬酸钾溶液，取配好的重铬酸钾溶液IOOmL加入到上步制得的改性磁性颗粒中，用浓H2SO4调节体系pH至6，不断搅拌0.5h后，放在多功能磁分离器上在磁场作用下分离得到上层清液和下层含铬改性磁性颗粒；最后回收六价铬离子:在烧杯中放入上步得到的含铬改性磁性颗粒，再加入IOOmL浓度为 0.1M的NaOH溶液或KOH溶液，不断搅拌IOmin后，将烧杯放在多功能磁分离器上，在磁场作用下固液分离，六价铬离子进入溶液进行回收，改性磁性颗粒回收后重复使用。
【文档编号】C02F1/28GK103663661SQ201310415257
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年9月13日 优先权日:2013年9月13日
【发明者】兰贵红, 洪霞, 陈秀丽, 李雪松, 洪柳, 罗斌, 范强 申请人:西南石油大学