12颗粒转移至酸洗脱池(3)中。加入70mL0.5mol/L硫酸溶液(10)，摇瓶反应8h后固液分离，固体即T12颗粒转移至碱洗脱池(4)中。在碱洗池(4)中加入70mL5mol/L氢氧化钠溶液(11)，摇瓶反应8h后固液分离。T12颗粒经三次碱洗并调节pH至中性后重新填充滤柱A2，并置于下一次循环的最后一个柱子处，而前两个柱子依照上一次循环顺序不变，A2中的“2”表示其T12颗粒是第二次使用。
[0025]反洗液回收:将T12再生过程产生的酸洗液和碱洗液在反洗液混合池(5)中混合，混合后离心分离得到上清液和固体残渣。上清液与酸性废水原液(6)按体积比2:5混合至中性后重新进入滤柱进行吸附去除。固体残渣可作为砷的化工原料加以利用。
[0026]附图4是本发明的工艺流程对废水中砷的去除效果。从图中可以看出，在10次循环中，原水中3310mg/L的砷在经过三次连续吸附后均能降至0.5mg/L以下,符合国家污水排放标准。说明本发明的工艺流程可行。
[0027]附图5是本发明的工艺流程中外排水的pH变化图。结果表明出水的pH基本保持在5?7的范围内，处理效果稳定。
[0028]附图6是吸附到T12吸附剂上砷及镉的解吸附率。由图中数据可以看出平均85%和75%吸附的砷及镉可被脱附，从而证明再生后的T12可循环使用。
[0029]附图7是反洗液经离心后得到的固体残渣的XRD表征图。结果表明固体残渣的主要成分是亚砷酸钠和钠砷酸钙，为砷的进一步提纯应用提供依据。
[0030]发明实施例
[0031 ] 下面进一步通过实施例来阐述本发明。
[0032]实施例1酸性废水中砷及镉的的去除:用自主合成的T12颗粒填充三个连续串联的滤柱，酸性废水原液经石灰乳和工业级NaOH调pH至7后泵入滤柱，进行吸附去除。在每个柱子的出水处隔时取样检测，以保证出水中砷及镉浓度均达到国家污水排放标准。在第一个柱子达到吸附饱和后，对其T12进行再生，再生后的T12重新填充滤柱，并置于下一循环的最后一个柱子处，如此循环反复使用。处理后废水中砷浓度变化曲线见图4。结果表明，废水经过三次连续吸附后，外排水中砷浓度可降至0.5mg/L以下，同时废水中重金属离子镉浓度也低于国家废水排放要求(0.lmg/L)。
[0033]实施例2Ti02吸附剂再生:与实施例1相同的处理工艺，对于第一个达到吸附饱和的柱子，将其T12转移至10mL聚四氟乙烯塑料瓶中进行反洗再生。先加入0.5mol/L硫酸溶液反洗，固液分离得到酸洗液与T12颗粒，接着将T12颗粒用5mol/L氢氧化钠溶液连续反洗三次，固液分离得到碱洗液与T12颗粒，再将T12颗粒用0.5mol/L硫酸溶液和去离子水冲洗至中性，固液分离得到反洗液及再生的T12颗粒。所用硫酸和氢氧化钠溶液的体积为70mL。将再生后的T12颗粒重新填装滤柱用于去除废水中的砷及镉。
[0034]砷及镉的洗脱率见图6。图6表明，砷及镉的平均洗脱率分别为85%和75%，说明大部分吸附在T12上的砷及镉可被洗脱下来。由图4可以看出再生后的T12颗粒对废水中的砷仍有很好的去除效果，并可循环使用多次。
[0035]实施例3反洗液回收:与实施例1和实施例2相同的处理工艺，将实施例2中得到的酸洗液和碱洗液混合后，离心分离得到上清液及固体残渣。上清液体积约为处理水体积的40%，将上清液与酸性废水原液按体积比2:5混合至中性后重新进入滤柱进行吸附去除。固体残渣的XRD表征结果见图7，结果表明其主要成分是亚砷酸钠和钠砷酸钙，可作为砷的化工原料加以利用，产生经济效益。
【主权项】
1.一种颗粒二氧化钛处理酸性废水中高浓度砷与镉的方法，其特征在于: (1)利用颗粒T12为吸附剂，经过连续三次吸附，可有效去除酸性废水中的高浓度三价砷和重金属离子镉，使用的T12吸附剂是自主合成的T12颗粒，尺寸为0.25?0.42mm,比表面积为196m2/g，将颗粒T12填充三个连续串联的吸附柱，滤柱长16cm，直径为1.2cm，每根滤柱填装20g T12颗粒； (2)酸性废水原液的处理方法为:利用石灰乳将高砷酸性废水的pH调至4，过0.45 μ m的滤膜将其分离成固体和液体，分离后的液体加入工业级NaOH将其pH调至7，固液分离得到滤液； (3)吸附方法为:将步骤(2)的滤液以上向流方式泵入吸附柱中进行连续吸附去除，设定流速为0.6mL/min,空床接触时间为30min,当第一个柱子达到吸附饱和时,停止滤柱实验; (4)T12颗粒再生方法为:对步骤(3)中使用后的T12颗粒，加入0.5mol/L硫酸溶液反洗，固液分离得到酸洗液与T12颗粒，接着将T12颗粒用5mol/L氢氧化钠溶液连续反洗三次，固液分离得到碱洗液与T12颗粒，再将T12颗粒用0.5mol/L硫酸溶液和去离子水冲洗至中性，固液分离得到反洗液及再生的T12颗粒。2.如权利要求1所述的一种颗粒二氧化钛处理酸性废水中高浓度砷与镉的方法，酸性废水原液pH为1.4，含砷量为3310mg/L，含镉量为369mg/L。3.如权利要求1所述的一种颗粒二氧化钛处理酸性废水中高浓度砷与镉的方法，T12循环使用方法为:将步骤(4)中再生后的T12颗粒重新填充滤柱，重复步骤(3)。4.如权利要求1所述的一种颗粒二氧化钛处理酸性废水中高浓度砷与镉的方法，反洗液回收方法为:将步骤(4)中的酸洗液与碱洗液混合后，离心分离得到上清液及固体残渣，将上清液与酸性废水原液按体积比2:5混合，重复步骤(3)进行砷镉吸附去除。5.如权利要求1所述的一种颗粒二氧化钛处理酸性废水中高浓度砷与镉的方法，砷的回收方法为:将离心分离后的固体残渣进行化学提纯，得到亚砷酸钠和钠砷酸钙。
【专利摘要】本发明提出了一种利用颗粒二氧化钛处理酸性废水中高浓度砷与镉的方法。利用石灰乳和工业级NaOH将废水的pH调至7，然后使其连续通过填装有颗粒TiO2的三个串联滤柱。经过连续三次吸附，最后排出水中的砷和镉浓度均达到国家污水排放标准。本发明方法可有效去除废水中的高浓度三价砷和重金属离子镉，吸附剂可重复利用，同时可以回收砷，整个工艺流程几乎不产生废渣，对环境友好的同时可产生经济效益。
【IPC分类】C02F9/04, B01J20/34, C01G28/02
【公开号】CN104973710
【申请号】CN201410143375
【发明人】景传勇, 阎莉
【申请人】中国科学院生态环境研究中心
【公开日】2015年10月14日
【申请日】2014年4月10日