一种快速处理六价铬的方法
【专利摘要】一种处理六价铬废水的方法，包括以下步骤：(1)以硝酸铝、硝酸镁、乳酸溶液和氢氧化钠溶液为合成原料制备乳酸跟阴离子插层的层状双氢氧化物；(2)使乳酸跟阴离子插层的层状双氢氧化物被剥离；(3)调节六价铬废水的pH值；然后向六价铬废水中加入被剥离的乳酸跟阴离子插层的层状双氢氧化物，再次调节pH值；(4)对六价铬废水进行震荡，然后离心沉降处理剂；(5)达标后排放，否则返回步骤(2)进行循环处理，直至达标。该方法利用剥离的层状双氢氧化物快速处理六价铬，剥离后的层状双氢氧化物能够增大其片层与水体中六价铬的接触面积，快速实现离子交换过程，达到快速吸附的目的，工艺简单，操作方便，处理成本低、效率高。
【专利说明】一种快速处理六价铬的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种快速处理水中六价铬的方法，属于六价铬处理【技术领域】。
【背景技术】
[0002] 铬在水环境中存在的形态主要是三价铬（Cr (III))和六价铬（Cr ( VI ))，Cr (III) 毒性较小，且易被吸附在固体物质上而存在于沉积物中；Cr(VI)大多溶于水中，性质稳定， 其毒性要比Cr (III)高100多倍，是公认的致畸、致癌、致突变物质。Cr (VI)化合物，是电镀、 冶金工业、铬铁矿选矿、印染、纺织品生产等行业必不可少的原料，应用广泛。由于Cr ( VI) 毒性较大，易在生物体体内富集等特点，美国EPA将Cr (VI)列为必须优先控制的顶级有毒 污染物之一。我国《污水综合排放标准》(GB8978 1996)中规定Cr(VI)最高允许排放标准 浓度 0· 05mg/L。
[0003] 目前，对于工业排放的含Cr ( VI )废水，常用的处理方法有化学沉淀法、电化学沉 淀法、离子交换树脂法和吸附法等。化学沉淀法其缺点是消耗化学药剂过多，工艺繁琐复 杂；电化学法缺点是钢材、电能消耗过多，产生的污泥还没有妥善的处理方法；离子交换法 缺点是一次性投资较高，存在多种离子时，对铬的选择性较差；吸附法是利用多孔性固态物 质吸附水中污染物来处理废水的一种常用方法，其具有操作简便，运行费用低等优势。目 前工业应用中最常用的吸附剂是活性炭，活性炭吸附容量较大，对Cr ( VI )有还原作用， 但是活性炭存在价格较贵，达到吸附平衡所需的时间长等缺点。近年来，不少新型吸附材 料，在废水处理领域引起了大家的兴趣，如粘土矿物、有机聚合物等。其中层状双氢氧化物 (LDHs)，因其独特的化学性质以及高离子交换容量，受到了较多的关注。尤其是在对LDHs 的剥离研宄上有着较多的研宄工作。LDHs颗粒经剥离后可形成分散状态的纳米尺度单元 晶片。这些纳米晶片带正电，具有二位属性，可增大其层间阴离子与水溶液中离子的接触面 积，快速实现离子交换过程，具有广阔的应用前景。
【发明内容】
[0004] 针对现有六价铬废水处理技术存在的缺点和不足，本发明提供一种快速、低成本、 高效率的处理六价铬废水的方法。
[0005] 本发明处理六价铬废水的方法，包括以下步骤：
[0006] (1)制备处理剂：
[0007] 以硝酸铝、硝酸镁、乳酸溶液和氢氧化钠溶液为合成原料，其中镁铝摩尔比为3:1， 将硝酸铝和硝酸镁混合加入去离子水溶解，配成混合溶液；将混合溶液滴加乳酸溶液，同时 滴加 NaOH溶液，使体系的pH值为9. 8-10. 2,加入的同时进行搅拌，然后静置晶化；再将晶 化后的产物进行离心洗涤，将产物干燥，研磨得到白色粉末状的处理剂，即乳酸跟阴离子插 层的层状双氢氧化物；
[0008] (2)处理剂剥离：
[0009] 将步骤（1)得到的处理剂在水中分散，加热搅拌，形成稳定的胶体溶液，使乳酸跟 阴离子插层的层状双氢氧化物被剥离；
[0010] 剥离后的层状双氢氧化物能够增大其片层与水体中六价铬的接触面积，快速实现 离子交换过程，达到快速吸附的目的。
[0011] (3)调节六价铬废水的pH值至2-10 ;然后向六价铬废水中按照0. 5g/L-2. 5g/L的 投加量加入步骤（2)制备的剥离处理剂（即形成的稳定胶体溶液，被剥离的乳酸跟阴离子 插层的层状双氢氧化物），加入处理剂后再次调节pH至2-10 ;
[0012] (4)对六价铬废水进行震荡，震荡时间为2分钟-2小时，然后离心沉降处理剂；
[0013] (5)收集沉降后的处理剂，对处理后的水样进行六价铬浓度的测定（使用二苯碳 酰二肼分光光度法），达标后排放，否则返回步骤（2)进行循环处理，直至达标。
[0014] 所述步骤（1)中乳酸溶液和氢氧化钠溶液的浓度均为I. 5-3mol/L。
[0015] 所述步骤（2)中形成的胶体溶液中处理剂的浓度为3-10g/L。
[0016] 所述步骤（2)中加热搅拌温度为55-65°C。
[0017] 所述步骤⑷中震荡的震速为150转/分钟-250转/分钟。
[0018] 本发明使用价格低廉的硝酸镁、硝酸铝、氢氧化钠和乳酸制备层状双氢氧化物作 为处理剂，利用剥离的层状双氢氧化物快速处理六价铬，工艺简单，操作方便，处理成本低、 效率高。
【专利附图】
【附图说明】
[0019] 图1是乳酸跟阴离子插层的层状双氢氧化物剥离之前与剥离后的XRD谱图。
[0020] 图2是乳酸跟阴离子插层的层状双氢氧化物吸附六价铬之前与吸附六价铬之后 的FT-IR谱图。
[0021] 图3是实施例2中六价铬去除率的示意图。
[0022] 图4是实施例4中六价铬吸附量的示意图。
【具体实施方式】
[0023] 实施例1
[0024] 首先制备处理剂（乳酸跟阴离子插层的层状双氢氧化物），具体过程如下所述：
[0025] 按Mg/Al摩尔比3:1的比例称取一定量的Mg(NO3) ·6Η20和Al (NO3) ·9Η20,加去离 子水溶解，使总阳离子浓度为lmol/L。将该溶液缓慢滴加至提前配置好的I. 5-3mol/L(最 好为2mol/L)的乳酸溶液中，同时滴加 I. 5-3mol/L(最好为2mol/L)NaOH溶液，使体系pH 值保持在l〇±〇. 2,混合液温度保持在28°C -32°C (最好稳定在30°C )，同时剧烈搅拌。滴 加完毕后保持28°C -32°C (最好稳定在30°C )持续搅拌20小时，静置4小时。将晶化后的 产物进行离心洗涤，洗涤3-5次，洗至上清液略微浑浊为止，得到的白色浆液一部分备用， 另一部分在55°C_65°C (最好为60°C)条件下真空干燥，研磨得到白色粉末，用做表征。所 得产物是分子式最终为[Mga74Al tl 26(OH)2] (C3H5O3)tl 26 ·0. 61H20的由乳酸跟阴离子插层的层 状双氢氧化物。
[0026] 乳酸跟阴离子插层的层状双氢氧化物的剥离：将上述步骤得到的白色浆液，在一 定量的水中分散，使处理剂的浓度为3-10g/L(最好是5g/L)，之后将其在60°C条件下加热 搅拌至几乎透明状态，静置稳定存在，形成稳定的胶体溶液，表明乳酸跟阴离子插层的层状 双氢氧化物被剥离。图1给出了乳酸跟阴离子插层的层状双氢氧化物剥离前后的XRD谱图， 剥离后的层状双氢氧化物可增大其片层与水体中六价铬阴离子的接触面积，快速实现离子 交换过程，达到快速吸附的目的。
[0027] 取含六价铬浓度为1000mg/L的废水lOOOmL，向反应容器中加入废水水样、浓度 5g/L的剥离后的乳酸跟阴离子插层的层状双氢氧化物以及去离子水，使得六价铬初始浓度 为l〇〇mg/L，处理剂的浓度为2g/L，温度设定为298K，采用pH调节剂（pH调节剂为氢氧化钠 或硝酸，配成浓度〇· lmol/L的NaOH溶液和浓度0· lmol/L的HNO3溶液）调节体系的pH值 分别为2. 0, 3. 0, 4. 0, 5. 0, 6. 0, 7. 0, 8. 0, 9. 0, 10. 0。反应时维持震荡速度为200转/分钟 (可在150转/分钟-250转/分钟调节），震荡30分钟，然后离心分离15分钟，取上清液 进行水质分析，确定在PH = 6. 0时六价铬的去除率可达98. 78%，而且水质稳定，吸附六价 铬前后的处理剂FT-IR谱图如图2所示。
[0028] 本实施例的结果如下表所示。
[0029]
【权利要求】
1. 一种快速处理六价铬的方法，其特征在于，包括以下步骤： (1) 制备处理剂： 以硝酸铝、硝酸镁、乳酸溶液和氢氧化钠溶液为合成原料，其中镁铝摩尔比为3:1，将硝 酸铝和硝酸镁混合加入去离子水溶解，配成混合溶液；将混合溶液滴加乳酸溶液，同时滴加 NaOH溶液，使体系的pH值为9. 8-10. 2,加入的同时进行搅拌，然后静置晶化；再将晶化后的 产物进行离心洗涤，将产物干燥，研磨得到白色粉末状的处理剂，即乳酸跟阴离子插层的层 状双氢氧化物； (2) 处理剂剥离： 将步骤（1)得到的处理剂在水中分散，加热搅拌，形成稳定的胶体溶液，使乳酸跟阴离 子插层的层状双氢氧化物被剥离； (3) 调节六价铬废水的pH值至2-10 ;然后向六价铬废水中按照0. 5g/L-2. 5g/L的投加 量加入步骤（2)制备的剥离处理剂，加入处理剂后再次调节pH值至2-10; (4) 对六价铬废水进行震荡，震荡时间为2分钟-2小时，然后离心沉降处理剂； (5) 收集沉降后的处理剂，对处理后的水样进行六价铬浓度的测定，达标后排放，否则 返回步骤（2)进行循环处理，直至达标。
2. 根据权利要求1所述快速处理六价铬的方法，其特征在于，所述步骤（1)中乳酸溶液 和氢氧化钠溶液的浓度均为1. 5-3mol/L。
3. 根据权利要求1所述快速处理六价铬的方法，其特征在于，所述步骤（2)中形成的胶 体溶液中处理剂的浓度为3-10g/L。
4. 根据权利要求1所述快速处理六价铬的方法，其特征在于，所述步骤（2)中加热搅拌 温度为55-65 °C。
5. 根据权利要求1所述快速处理六价铬的方法，其特征在于，所述步骤（4)中震荡的震 速为150转/分钟-250转/分钟。
【文档编号】C02F9/04GK104478131SQ201410747994
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年12月9日 优先权日:2014年12月9日
【发明者】李玉江, 张波, 吴涛, 孙德军 申请人:山东大学