[發明專利]一種銅粉置換去除并回收水體中銻的方法

有效

• 申請號: 201410784112.0
• 申請日: 2014-12-16
• 公開（公告）號: CN104496095A
• 公開（公告）日: 2015-04-08
• 發明（設計）人: 鄭國渠;伍廉奎;曹華珍
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: C02F9/08
• 分類號: C02F9/08;C22B30/02;C22B7/00
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司33201
• 代理人: 黃美娟;王兵

(一)技術領域

本發明涉及一種銅粉置換去除并回收水體中銻的方法，屬于重金屬水處理技術領域。

(二)技術背景

銻是一種有毒元素，持續接觸會給心臟和肝臟帶來傷害，吸入高含量的銻時可導致銻中毒，長期接觸有致癌性。銻被人體吸收后，與人體內蛋白質中的巰基相結合，抑制了巰基酶的活性，或破壞細胞中離子的平衡，從而破壞人體蛋白質和糖分的代謝能力。如果誤服入銻化合物會導致急性中毒，產生頭痛、惡心、咳嗽等一系列異常的癥狀，嚴重的情況下，會導致尿閉、心律紊亂、痙攣等現象，甚至可能導致死亡。相對于銻的急性中毒，慢性中毒較常見，長期接觸低含量的銻和銻化合物之后，將會導致慢性中毒，出現乏力、腹痛、胸悶、體虛等一般癥狀，引發慢性結膜炎，慢性咽炎等疾病。

不同價態的銻毒性大小順序如下：SbH₃>Sb>Sb₂S₃>Sb₂S₅>Sb₂O₃>Sb₂O₅。歐盟、美國環保局、日本環衛廳等先后將銻列為優先考慮的污染物。世界衛生組織根據家鼠實驗中致病含銻量為0.43mg/(kg·d)的實驗結果，規定飲用水中的銻含量不得高于5μg/L。世界各國都對銻制定了嚴格的環境標準。我國《地表水環境質量標準》(GB3838-2002)和《生活飲用水衛生規范》(衛生部，2001年)中均規定銻的限值為5μg/L。此外，《城市給水工程規劃規范》(GB50282-98)規定水廠出水中的銻含量低于10μg/L，飲用水水源中銻不高于50μg/L。

隨著工業化進程的加快，工業生產帶來的銻污染不斷擴大，被污染的河水中銻含量逐漸升高。人為因素已成為水體銻污染的主要原因，主要包括：(1)含銻的生活垃圾；(2)含銻礦物的開采業冶煉過程中排出的含銻三廢；(3)汽油和煤炭等含銻化石燃料的燃燒。如何有效治理水體中銻污染已成為理刻不容緩的問題。目前，關于水體中銻的凈化處理主要有沉淀法、吸附法、離子交換法、生物法和電化學法等方法。這些方法雖然可在一定程度上去除水體中高濃度的銻離子，但去除的銻以其他的固體廢料形式存在，容易造成二次污染，且對水體中低濃度銻的去除效果不明顯。

因此，研究新型高效去除并回收水體中銻，實現資源的可再生利用具有重要意義。

(三)發明內容

本發明的目的是針對現有技術對水體中銻污染治理的不足，提供一種銅粉置換去除并回收水體中銻的方法，通過在一定溫度的鹽酸體系中加入適量銅粉，可有效去除并回收水體中的銻。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種銅粉置換去除并回收水體中銻的方法，所述方法包括以下步驟：

(1)用鹽酸將含銻廢水的pH調至0～3，氮氣保護下，加入銅粉，密閉反應器，以100～600r/min的速度攪拌反應，反應溫度為10～80℃，置換時間為10～120min；所述含銻廢水中，Sb(III)含量為0.1～30g/L；所述銅粉的質量用量以所述廢水的體積計為2.5～100g/L；

(2)置換完成后，對反應體系進行過濾，回收濾渣，以及濾液經快速低溫重結晶所得的晶體。

本發明銅粉置換去除并回收水體中銻的方法，所述步驟(1)中，優選所述銅粉的質量用量以所述廢水的體積計為5～50g/L。

所述步驟(2)中，所得濾渣洗滌干燥后為黑色固體，主要成分為Cu₂Sb；所得濾液經快速低溫重結晶可得白色晶體，為CuCl；銅粉置換去除水體中銻的同時可制備CuCl和Cu₂Sb，達到資源再生利用的目的。

本發明所述水體為工業重金屬冶金廢水、地表水或生活污水。

推薦本發明所述的銅粉為60～400目，優選200～400目。

本發明的有益效果是：本發明解決了水體中銻污染治理過程中對高濃度銻污水處理能力較差，且易造成二次污染的痼疾。采用銅粉置換的方法，在高效去除水體中銻的同時，不產生有毒銻化氫氣體，且可制備重要化工原料CuCl和功能材料Cu₂Sb。本發明制備工藝簡單、操作方便、效率高、易于實現，無二次污染，經濟環保，實現了資源可再生利用。

(四)附圖說明

圖1：200mL?Sb(III)含量為5g/L的廢水，采用鹽酸將溶液pH調至0，加入3g銅粉，通入氮氣后密閉反應器，攪拌速度為400r/min，置換時間為60min，水體中銻的去除效率與反應溫度的關系曲線。