[發明專利]磁場強化零價鐵去除水中Se(IV)/Se(VI)的方法

有效

• 申請號: 201210318103.3
• 申請日: 2012-09-01
• 公開（公告）號: CN102807272A
• 公開（公告）日: 2012-12-05
• 發明（設計）人: 關小紅;梁麗萍
• 申請（專利權）人: 同濟大學;哈爾濱工業大學
• 主分類號: C02F1/48
• 分類號: C02F1/48;C02F1/70;C02F1/58
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于水處理技術領域，涉及一種水和廢水處理方法，具體涉及一種磁場強化零價鐵去除水中Se(IV)/Se(VI)的方法。

背景技術

在水體中，硒的來源有兩個方面：其一，個別水體流經含硒量高的地層，從而造成地下水或泉水硒的超標。一般天然水中，有六價、四價的硒，含量大多數在???????????????????????????????????????????????以下，但是由于富含硒的水體污染，可造成硒含量嚴重超標(國家飲用水質標準)。其二，水體中的硒來自于工業的污染，這也是水體中硒的主要來源。據調查，含硒廢水主要來自冶煉含硒的金屬礦石、煉油、精煉銅、制造硫酸及特種玻璃行業。通常，無論工業廢水還是受硒污染的原水，水中的硒主要都是以無機的硒酸根離子(SeO₄^2-)和亞硒酸根離子(SeO₃^2-)形式存在，且亞硒酸根離子(SeO₃^2-)比硒酸根離子(SeO₄^2-)更為普遍。

硒酸根和亞硒酸根離子可以利用零價鐵的還原、吸附及絮凝作用去除，但是零價鐵與硒酸根/亞硒酸根離子之間的反應消耗氫離子或產生氫氧根，導致反應過程中溶液pH值迅速升高，反應生成的Fe(OH)₂、Fe(OH)₃、FeOOH及各種鐵氧化物等會覆蓋于零價鐵表面形成鈍化膜。在弱酸性或中性條件下，反應初期鈍化膜的孔隙率較高，對零價鐵與硒酸根/亞硒酸根離子之間的反應速率影響較小，隨著反應的進行，鈍化膜厚度增加且孔隙率減小，會嚴重降低零價鐵與污染物之間的腐蝕反應，從而降低污染物的去除速率。因此零價鐵的除硒能力隨著pH的升高和反應時間的延長而逐漸降低。

為了拓寬零價鐵使用的有效pH范圍、提高其反應活性并延長其使用壽命，國內外學者研制了納米鐵或鐵基雙金屬。納米零價鐵反應活性高、尺寸小，對水中的鹵代有機物、重金屬、染料等的去除效果明顯高于普通零價鐵，但是新合成的納米鐵顆粒易被氧化，團聚現象嚴重，影響其反應活性，且納米材料對人體健康和生態環境影響尚不明確，需要做詳細研究和論證。鐵基雙金屬是在零價鐵表面鍍上一種還原電位高的貴金屬而生成的雙金屬，例如Fe/Pd、Fe/Pt、Fe/Ag、Fe/Ni、Fe/Cu等。研究發現通常鐵基雙金屬比單純的零價鐵對污染物的去除效能更佳，但貴金屬通常價格太高而在實際生產中難以應用，且人們對于用來合成鐵基雙金屬的貴金屬的釋放及其生態毒性還有疑慮。此外，鐵基雙金屬的反應活性受合成過程影響較大，這也限制了其應用。因此尋求其他強化零價鐵去除水中Se(IV)/Se(VI)的方法迫在眉睫。

發明內容

為了拓寬零價鐵使用的有效pH范圍、提高其反應活性并延長其使用壽命，同時克服納米零價鐵或鐵基雙金屬的缺陷，本發明的目的是提供一種磁場強化零價鐵去除水中Se(IV)/Se(VI)的方法，該方法通過施加磁場，強化零價鐵對Se(IV)/Se(VI)的去除速率，抑制鈍化膜的產生，延長零價鐵的使用壽命，可用于飲用水或廢水中Se(IV)/Se(VI)的去除。

本發明的磁場強化零價鐵去除水中Se(IV)/Se(VI)的方法包括如下兩種形式：

（1）固定床形式：在零價鐵固定床周圍施加磁場，含Se(IV)/Se(VI)的水通過該零價鐵固定床得到凈化；

（2）完全混合反應器形式：在含Se(IV)/Se(VI)的水加入一定量的零價鐵，采用磁力攪拌或外加磁場實現零價鐵和Se(IV)/Se(VI)的快速反應從而使水得到凈化。

所述含Se(IV)/Se(VI)水的pH值為4.0~7.5；

所述的零價鐵為微米級零價鐵或鐵屑；

所述磁場為恒定磁場、交變磁場、脈動磁場或脈沖磁場中的一種；

所述磁場的強度為0.2~20.0?mT；

在固定床形式中，所述含Se(IV)/Se(VI)水在零價鐵固定床中的停留時間為0.5~8.0?h；

在完全混合反應器形式中，零價鐵與Se(IV)/Se(VI)質量比為25~500：1；反應時間為0.2~8.0?h。