[發明專利]一種利用高鐵粉煤灰處理重金屬離子污水的方法

有效

• 申請號: 201610900364.4
• 申請日: 2016-10-14
• 公開（公告）號: CN106622104B
• 公開（公告）日: 2019-05-10
• 發明（設計）人: 李建軍;鮑旭;張麗亭;張磊;章吳鎮;吳家慶;朱金波
• 申請（專利權）人: 安徽理工大學
• 主分類號: B01J20/10
• 分類號: B01J20/10;B01J20/28;B01J20/30;C02F1/28
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司 34101
• 代理人: 盧敏;何梅生

本發明公開了一種利用高鐵粉煤灰處理重金屬離子污水的方法，屬于資源循環與環保領域，其特征在于：將高鐵粉煤灰經球磨、磁選和篩分處理獲得鐵品位介于35?48％之間的中磁性高鐵微顆粒，通過弱酸對其表面進行超聲處理；依據污水中重金屬離子的性質，調節重金屬離子污水的pH值至5?8；將高鐵微顆粒添加至污水中，持續攪拌，60?120分鐘后即可達到飽和吸附重金屬離子；在pH值為3?5的弱酸性條件下，使重金屬離子從高鐵微顆粒表面脫附，再經磁分離即可分別回收利用高鐵微顆粒和重金屬離子。本發明方法處理重金屬離子污水不但快速有效，而且無化學合成過程、無需化學藥劑添加，綠色環保；同時使用后的高鐵微顆粒可多次循環利用。

技術領域

本發明涉及一種重金屬離子污水的處理方法，具體地說是一種通過調節污水pH值利用高鐵粉煤灰顆粒吸附重金屬離子的方法。

背景技術

隨著我國經濟的快速發展，水體重金屬污染現象日益加劇，治理重金屬污水已成為當今社會面臨的嚴峻挑戰之一。目前主要的重金屬污水處理方法包括化學沉淀、電解、離子交換、膜分離、吸附法、生物絮凝與吸附等方法。其中吸附法是利用吸附劑的獨特結構去除重金屬離子的一種有效方法，常見的吸附劑有活性炭、沸石、硅膠、聚糖樹脂等。由于這些吸附劑成本相對較高，考慮到其吸附量及循環使用次數的限制，對于處理大規模的低濃度重金屬污水無能為力。

粉煤灰作為一種工業廢棄物，是一種天然的較大比表面積吸附劑，其原料來源廣泛，具有價格低廉、節約資源和經濟高效等優點，是廉價吸附劑的理想備選材料之一。國內外大量研究表明，粉煤灰對水中的重金屬離子等污染物具有一定的吸附能力。通過表面改性后，粉煤灰對重金屬離子的選擇性吸附能力更佳。研究表明，將殼聚糖負載在經堿改性的粉煤灰上，當殼聚糖的負載量達到8％時，Pb²⁺和Cd²⁺的去除率分別達到98.9％和91.5％。然而，利用粉煤灰做重金屬吸附劑問題依然突出：由于粉煤灰粒徑小、成分復雜，吸附重金屬離子后的粉煤灰與水體的分離非常困難，易造成二次污染。

磁分離是一種強力的固液分離技術，如果將其引入重金屬污水處理，可以大幅提高固液分離效率。粉煤灰中包含一部分帶有磁性的微珠，稱為高鐵粉煤灰或粉煤灰磁珠，通過磁選可從粉煤灰中分離獲得。如果利用高鐵粉煤灰做重金屬吸附劑，完成重金屬離子吸附后，吸附劑可利用磁分離技術實現高效固液分離。現有文獻中，公開號為CN104722282A的發明專利通過濕化學方法合成了殼聚糖包覆的高鐵粉煤灰吸附劑，對Cu²⁺與Cd²⁺離子的去除率分別達到98.2％和87.0％；吸附后的磁性吸附劑可經磁選高效分離。上述文獻提到的方法利用高鐵粉煤灰做重金屬吸附劑雖然改進了吸附性能，并實現高效磁分離。但采用的磁性吸附劑的表面改性需要通過化學合成完成，工藝復雜、成本高，且易造成附加環境污染；同時由于高鐵粉煤灰顆粒較大，懸浮性較差，影響重金屬吸附效果。

發明內容

本發明是為避免上述現有方法中存在的工藝復雜、成本高、環境負荷重、磁性吸附劑懸浮性差等不足，提供一種利用高鐵粉煤灰處理重金屬離子污水的方法。

重金屬離子污水中的重金屬離子通常以陽離子形式存在于水體中，因此很容易與表面帶負電荷的吸附劑發生靜電吸引，實現高效物理吸附。本發明的發明人經過研究發現，高鐵粉煤灰在從弱酸性(例如pH>5)到堿性的廣闊pH區間內，都具有負的表面zeta電位，其中鐵品位35-48％的中磁性高鐵粉煤灰荷負電的效果更佳。因此在此pH范圍內，重金屬離子很容易被高鐵粉煤灰快速物理吸附，并實現高效磁分離。

本發明利用高鐵粉煤灰處理重金屬離子污水的方法，包括高鐵粉煤灰的球磨與精選、重金屬離子吸附、高鐵微顆粒與重金屬離子的回收利用各單元過程，具體如下：

步驟1、高鐵粉煤灰的精選、球磨及預處理