[發(fā)明專利]一種利用納米二氧化鈦去除廢水中汞離子的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510614863.2
• 申請日: 2015-09-24
• 公開（公告）號: CN105110408B
• 公開（公告）日: 2017-09-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王定勇;張金洋;周雄;張成;王永敏;馬明
• 申請（專利權(quán)）人: 西南大學
• 主分類號: C02F1/28
• 分類號: C02F1/28;C02F1/62;B01J20/06
• 代理公司: 重慶博凱知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司50212
• 代理人: 李海華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于納米材料應(yīng)用和含重金屬廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用納米二氧化鈦去除廢水中汞離子的方法。

背景技術(shù)

汞是一種常見的重金屬污染物，具有高毒、難降解和生物富集的特點，易造成心血管、腎臟、胃腸、中樞神經(jīng)系統(tǒng)的損傷。使用汞的行業(yè)很多，如采礦、石化、冶金和電氣等，這在很大程度上增大了廢水量。常用的去除廢水中汞的方法包括化學沉淀法、離子交換法、膜過濾法、吸附法等；其中，吸附法操作簡單、成本低、去除效果好、吸附劑來源多，被廣泛應(yīng)用。傳統(tǒng)處理方法處理含汞廢水有一個共同的缺點，即用于處理汞濃度為1~100 mg/L的廢水時操作費用和原材料成本相對較高，難以達到新的排放標準，且存在二次污染問題。我國2014年7月發(fā)布的《錫、銻、汞工業(yè)污染物排放標準》規(guī)定廢水中汞的排放限值在2016年以前執(zhí)行0.05mg/L。此外，釩工業(yè)、鋼鐵工業(yè)和鉛鋅工業(yè)等工業(yè)廢水中汞的排放標準都有所提高。國外對含汞廢水的排放和地表水中汞的濃度水平也非常嚴格。因此，含汞廢水的排放問題是一個全球關(guān)注的重要環(huán)境問題，對我國這樣一個淡水資源缺乏且污水排放相對嚴重的國家而言，重金屬廢水的處理問題顯得更為重要和迫切。

納米二氧化鈦（TiO₂）分為銳鈦礦型，金紅石型和板鈦礦型3種晶型，前兩者應(yīng)用較多，外觀均為白色粉末，尺寸在100nm以下。與普通塊體材料相比，納米顆粒隨粒徑的減小，其表面原子數(shù)急劇增加，表面積和表面結(jié)合能也隨之增大，且表面原子具有不飽和性，因而具有較強的吸附能力。隨著納米技術(shù)在污染物處理方面的研究與發(fā)展，利用納米TiO₂的吸附特性處理含汞廢水逐步受到國內(nèi)外研究者的關(guān)注，如納米孔炭（NC）及乙二胺修飾的NC材料（NC-EDA）、固載型納米MnO₂材料等。NC材料對汞離子具有吸附能力，經(jīng)乙二胺修飾后，材料的吸附性能顯著提高。殼聚糖負載納米MnO₂是去除含汞廢水的有效材料，并解決了納米MnO₂不易與水分離的難題。

由于納米TiO₂具有良好的吸附性、抗光腐蝕性，且性能穩(wěn)定，毒性小，有利于汞的安全回收，其吸附方法成為目前處理含汞廢水最有發(fā)展前景的方法之一。但何種納米TiO₂材料的吸附效果最好、汞離子被吸附的最佳條件等因素都是本領(lǐng)域尚未解決的難題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題提供一種利用納米二氧化鈦去除廢水中汞離子的方法。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種利用納米二氧化鈦去除廢水中汞離子的方法：將納米二氧化鈦添加到含汞廢水中，調(diào)節(jié)廢水的pH值為3~8，使納米二氧化鈦能夠通過吸附作用去除廢水中的汞離子；所述的納米二氧化鈦的粒徑為100nm、5nm 和25nm的任一種。

其中，納米二氧化鈦的添加量是粒徑100nm的納米二氧化鈦2.0g·L^-1，即每升廢水中2.0g該粒徑的納米二氧化鈦（下同）；粒為徑5nm的納米二氧化鈦7.5g·L^-1或粒徑為25nm的二氧化鈦10.0g·L^-1。

為了進一步提高吸附率，將粒徑為100nm和5nm的納米二氧化鈦可以分等量的兩份，每份連續(xù)地加入到廢水中，兩次間隔15min。

通過分析pH值對吸附的影響，當粒徑100nm的納米二氧化鈦的添加量為2.0g·L^-1或粒徑5nm的納米二氧化鈦的添加量為7.5g·L^-1時，優(yōu)選地將廢水的pH值調(diào)節(jié)為7~8；通過分析對吸附時間的影響，廢水的pH=8，吸附時間不少于5min。

本方法最佳處理效果的條件是，粒徑為100nm 的納米二氧化鈦的添加量為2.0g·L^-1，廢水的初始Hg²⁺濃度為25mg·L^-1，pH=8，吸附時間為10min。

與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：

1、通過對模擬含汞廢水的吸附實驗，檢驗了三種不同粒徑的納米TiO₂的吸附效果，并成功地確定了不同粒徑納米TiO₂的最佳添加量等條件，有利于進一步選擇最優(yōu)吸附材料。在確定最佳添加量的前提下，選擇較優(yōu)的吸附材料，進一步驗證不同因素對吸附汞離子的影響，并最終確定了本方法去除汞離子的最佳條件。