[發明專利]一種光還原耦合膜萃取脫除和回收鉻的方法

在審

• 申請號: 201710579880.6
• 申請日: 2017-07-17
• 公開（公告）號: CN107473310A
• 公開（公告）日: 2017-12-15
• 發明（設計）人: 謝鏗;王海北;劉三平;王政
• 申請（專利權）人: 北京礦冶研究總院
• 主分類號: C02F1/26
• 分類號: C02F1/26;C02F1/30;C02F1/70;C02F101/22
• 代理公司: 北京華仁聯合知識產權代理有限公司11588
• 代理人: 尹春雷

技術領域

本發明屬于廢水重金屬離子處理領域，具體地說，本發明涉及一種光還原耦合膜萃取脫除和回收鉻的方法。

背景技術

重金屬元素鉻在工業上有廣泛的用途，如用于冶金、電鍍、金屬加工、制革、顏料和有機合成等行業，在生產過程中，產生大量的含Cr(VI)廢水。Cr(VI)通常以鉻酸鹽或重鉻酸鹽陰離子存在，水溶性大，遷移性好，若直接排放，會對人、畜和植物等造成嚴重危害。人吸入過量的Cr(VI)不僅容易引起呼吸道感染、誘發鼻炎、咽炎、支氣管炎等急/慢性疾病，而且長期作用還會引起肺氣腫、肺硬化甚至肺癌。另外，長期暴露于Cr(VI)污染環境條件下的人群容易引起口角糜爛、腹瀉和潰瘍等疾病；進入人體細胞的Cr(VI)還可以造成DNA斷裂、細胞染色體發生畸變等。2011年8月，云南曲靖一化工廠發生Cr(VI)污染致珠江源南盤江數萬立方米水質變差、化工廠附近村民罹患癌癥、牲畜接連死亡的消息就曾引發社會的極大關注。Cr(VI)由于其極強的毒性而被列為對人體危害最大的8種化學物質之一，是國際公認的三種致癌金屬物之一。

由于Cr(III)的毒性較Cr(VI)大大降低，與Cr(VI)相比，Cr(III)的毒性只有1/500，而且Cr(III)在中性和堿性溶液環境易于以Cr(OH)₃形式沉淀出來。因此，目前普遍的方法是將鉻廢水中的Cr(VI)還原成Cr(III)，使水體中的鉻毒性和遷移性大大降低。已有文獻報道的對六價鉻進行還原處理主要有化學還原法和生物還原法。化學還原法根據投加還原劑的不同，又可分為硫酸亞鐵法、亞硫酸氫鈉法、鐵屑法和二氧化硫法等。這些方法存在能耗高、處理費用大、工藝流程復雜、設備投資大等缺點。生物還原法是通過細菌的生長繁殖，將含鉻廢水中的Cr(VI)還原為Cr(III)，此法須保證功能菌的生長狀態良好，對功能菌-廢水的配比也有嚴格要求。另外，這兩種方法得到三價鉻后往往是再將溶液中和，使三價鉻沉淀成為污泥而廢棄。因此，致使污泥產生量大，易引起二次污染。而且鉻作為一種有價元素也沒有得到回收利用。如何經濟高效地治理Cr(VI)污染問題已成為環境保護及企業可持續發展的重要研究課題。

ZL201110336257.0涉及一種在光照條件下，加入光引發劑以還原水溶液中六價鉻離子的方法，往含六價鉻的水溶液中加入光引發劑，調節溶液至酸性，在太陽光或人造光的光照下，混合后即可實現六價鉻的還原，將高毒性的六價鉻還原為毒性低、溶解度小的三價鉻，為還原六價鉻提供了一種經濟簡便、快速有效、環境友好的方法，大大降低了水溶液中六價鉻的還原處理成本，可實現含六價鉻廢水無害化處理的目的。但該方法并沒解決鉻作為資源回收提取的問題，也沒考慮如何再生循環利用高聚物等關鍵問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種光還原耦合膜萃取脫除和回收鉻的方法，以水溶性高聚物作為萃取劑來構造膜萃取體系，六價鉻離子可以首先通過膜孔被萃取進入高聚物相，然后在太陽光或人造光的照射下還原成三價鉻，三價鉻進一步被通過膜孔被反萃進入水相，從而“一鍋法”同時實現六價鉻的萃取去除、六價鉻的還原以及反萃回收還原得到的三價鉻。該方法還可解決如何實現再生重復使用高聚物的問題。

為了實現上述目的，本發明是通過如下技術方案實現的：

一種光還原耦合膜萃取脫除和回收鉻的方法，包括以下步驟：

1)以高聚物為萃取劑，含Cr(VI)的水溶液和含高聚物的水溶液分別在膜的兩側流動，調節Cr(VI)的水溶液的pH值至6以下，Cr(VI)通過膜孔被萃取進入高聚物相；

2)在光照條件下，高聚物相中的Cr(VI)還原成Cr(III)；

3)以pH值6以下的稀酸溶液為反萃劑，含Cr(III)的高聚物相和水溶液分別在膜的兩側流動，Cr(III)通過膜孔被反萃進入到水溶液中。

本發明所述含Cr(VI)離子的水溶液中六價鉻離子濃度為0.5～5000mg/L。

本發明所述的膜萃取采用的膜為可以同時透過鉻離子和截留高聚物的超濾膜或納濾膜。

本發明所述調節Cr(VI)水溶液的pH值所用的試劑為硫酸、鹽酸、硝酸、磷酸中的一種或多種。

本發明所述的高聚物為分子量1000到100000的聚乙二醇、分子量為1000～100000的聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物(其中聚環氧乙烷嵌段占共聚物的質量分數為35～90％)、聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯三親嵌段共聚物中的一種或多種。

本發明所述的含高聚物的水溶液中聚合物的濃度為10～300g/L。