[發明專利]一種超聲波輔助氧化深度去除水體中鉈的方法

無效

• 申請號: 201410414650.0
• 申請日: 2014-08-21
• 公開（公告）號: CN104291432A
• 公開（公告）日: 2015-01-21
• 發明（設計）人: 謝逢春;格東風
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: C02F1/72
• 分類號: C02F1/72;C02F1/52;C02F1/36;C02F1/62
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

【技術領域】

本發明涉及一種水體中鉈的深度去除方法，可用于含鉈水體中鉈的深度去除，屬于環保技術領域。

【背景技術】

鉈是一種毒害性極高的重金屬元素，對哺乳動物的毒害作用遠遠大于汞、砷、鎘、鉛、銻等的常規重金屬。鉈可以嚴重侵害人的神經系統，并在骨髓、腎臟等器官內蓄積，引起毛發脫落、胃腸道反應和肌肉萎縮，對人中樞神經系統、心臟和肝腎造成永久性損傷，同時還具有致畸和致突變性。鉈還具有蓄積性，在生物體內分布極快，消除又非常緩慢，極少量的鉈進入人體即可致殘、致死，因此被稱為“毒藥中的毒藥”。鑒于鉈極高的危害性，鉈及其化合物已被列入我國地表水環境質量標準的監測指標體系和美國環境保護局(U.S.EPA)水體優先控制污染物黑名單。因此，建立一種有效的從水體中深度除鉈的方法，是環境保護的重要課題。

由于鉈污染的危害性在世界很多地方都日益嚴重，各國的研究者們都試圖找出治理鉈污染的方法，其研究中的除鉈方法主要有化學沉淀法、離子交換法、溶液萃取法和吸附法。化學沉淀法主要是通過向含鉈廢水中投加氧化劑以及Cl^-、S^2-、黃鉀鐵釩、普魯士藍等，從而使得鉈以沉淀物的形式從水體中得以去除，這種方法工藝簡單、操作簡便，但普遍存在處理深度不夠的缺點，無法滿足含鉈廢水的排放要求及飲用水的安全標準。離子交換法是利用離子交換劑如離子交換樹脂、沸石、分子篩等分離并去除水中污染物質的方法。離子交換劑的驅動力主要為靜電作用，選擇性不高，而水體中通常含有大量其它常規離子(如Ca(II)、Na(I)、Mg(II)),故交換劑很容易失效，這一缺陷導致離子交換技術很難在實際水體污染凈化領域得以推廣與應用。溶液萃取法指利用鉈在互不相溶的有機溶劑和水溶液中溶解度不同，用一種有機溶劑把鉈從它跟水溶液里提取出來。這種方法僅適用于特定溶液中鉈的去除，不能用于含鉈廢水處理過程。吸附法是利用多孔性固體相物質吸著分離水中鉈污染物的一種水處理技術，該技術最核心的部分即為吸附劑，目前廣泛采用的除鉈吸附劑主要有活性炭、納米金屬氧化物、生物材料及復合材料等，但這種方法往往存在除鉈深度不夠、吸附量太低、效率低等問題，無法取得較好的除鉈效果。美國環境保護署(EPA)推薦了活性鋁法和離子交換法來治理含量不是很高的(<10微克/升)的飲用水，但用該方法處理后的鉈含量只能降低到2微克/升以下，無法達到國內飲用標準(最高鉈含量允許值為0.1微克/升)，而且該方法成本較高，在大量含鉈廢水的處理過程中，難以推廣應用。綜上所述，目前國內外水體中鉈污染治理研究基本均停留在理論和實驗室研究階段，至今為止還沒有研發出可直接用于實際鉈污染水體的治理技術。

【發明內容】

本發明的目的就是通過超聲波強化鉈的氧化過程，提高氧化效率，有效解決上述的氧化沉淀法除鉈深度不夠的缺陷。現有的氧化沉淀法是將氧化劑(如雙氧水)加入含鉈水體中，一價鉈離子被氧化三價生成沉淀脫離水體。其化學反應為：

2Tl⁺+2H₂O₂＝H₂O+2H⁺+Tl₂O₃↓

由于這種氧化反應大都經歷自由基反應途徑，活化能較高。當鉈離子濃度很低時，由于自由基數量和濃度的限制，氧化反應速度降低，反應受到阻滯，因而很難將濃度很低的一價鉈離子氧化成三價鉈離子，從而無法到達深度除鉈的效果。

如果將超聲波作用在這個氧化反應過程，超聲波的空化氣泡的破裂可以產生局部的高溫高壓，其溫度可以達到5000K，壓力達到50MPa，在這種極高的溫度和壓力環境下，高溫、高壓環境下，水被分解產生H和OH自由基，這些自由基的產生增加了自由基濃度，降低了鉈氧化反應的活化能，增加了氧化反應速度，即使在一價鉈離子濃度很低的情況下，仍然能將其迅速氧化為三價鉈并生成沉淀，從水體中被徹底去除，從而達到深度除鉈的效果。

因此本方法可分為如下兩步：

1、超聲輔助氧化：在超聲波作用和充分攪拌的條件下，將氧化劑加入含鉈水體中，使一價鉈氧化成三價鉈并生成沉淀。

2、固液分離：通過固液分離，將三價鉈沉淀從水體分離出去，鉈被從水體中深度去除。

本方法具有除鉈速度快、除鉈過程簡單、除鉈深度高等特點，很適合于含鉈水體的深度除鉈處理。

【具體實施方式】

用下列非限定性實施例進一步說明本發明的具體實施方式和效果：

實施例1

某硫酸廠的酸洗廢水含鉈量為45微克/升，其處理工藝如下：