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含铬废水处理方法

发布时间:2018-4-20 18:09:00  中国污水处理工程网

  申请日2015.04.21

  公开(公告)日2015.08.12

  IPC分类号C02F9/08

  摘要

  本发明公开了一种含铬废水处理方法,主要步骤为:将处理剂加入含铬废水中,含铬废水中铬的总质量浓度为10~100mg/L,每升含铬废水中加5~10g处理剂,不断搅拌10~30min后超声20~30min,静置沉降,过滤,滤液pH调整至中性后即可排放,其中处理剂由以下质量百分比的组分组成:3~5%普鲁兰多糖,5~10%沸石负载纳米TiO2,余量为改性膨润土。本发明通过在含铬废水中加入经优化改进的处理剂,利用处理剂的吸附絮凝作用,再配合超声的空化和絮凝效应,经静置过滤后将含铬废水中的铬沉淀去除,工艺步骤简单,可操作性强,适用性广,高效,处理成本低,废水铬的去除率高,在实际含铬废水处理中具有较好的应用前景。

  权利要求书

  1.一种含铬废水处理方法,其特征在于,主要步骤为:将处理剂加入含铬 废水中,含铬废水中铬的总质量浓度为10~100mg/L,每升含铬废水中加5~10g 处理剂,不断搅拌10~30min后超声20~30min,静置沉降,过滤,滤液pH调整 至中性后即可排放,其中所述处理剂由以下质量百分比的组分组成:3~5%普鲁 兰多糖,5~10%沸石负载纳米TiO2,余量为改性膨润土。

  2.根据权利要求1所述的一种含铬废水处理方法,其特征在于,所述沸石 负载纳米TiO2通过以下步骤制得:

  (1)沸石预处理:将沸石置于0.1~0.15mol/L的HCl溶液中搅拌15~30min, 静置24~26h,过滤;将过滤得到的沸石置于蒸馏水中煮沸30~60min后,用蒸馏 水洗至洗液澄清,最后将沸石放入烘箱中于90~100℃烘烤2~3h,冷却后待用;

  (2)制备TiO2溶胶:按体积比(5~6)∶(20~21)∶(9~10)∶(1~1.2) 分别称取钛酸四丁酯、乙醇、乙酸和蒸馏水,先将钛酸四丁酯与占乙醇总体积 1/4~1/3的乙醇混合,搅拌10~15min得溶液A,然后将蒸馏水、乙酸和剩余乙 醇充分混合,得溶液B,最后在搅拌条件下将溶液B缓慢滴加到溶液A中,滴速 控制在18~20滴/分钟,滴完后继续搅拌1~2h,静置24~26h,得TiO2溶胶;

  (3)制备沸石负载纳米TiO2:在180~200ml的TiO2溶胶中加入6~8g步骤 (1)中的沸石,超声1~2h后筛网滤出并静置48~50h,于80~85℃条件下恒温 烘干后在氮气保护下升温至450~500℃焙烧1.5~2h,自然降温至100~150℃停止 通氮气,待冷却至室温后用蒸馏水洗去沸石表面过量的TiO2,烘干,即得沸石 负载纳米TiO2。

  3.根据权利要求2所述的一种含铬废水处理方法,其特征在于,步骤(1) 中,所述沸石的粒径为20~40目。

  4.根据权利要求1所述的一种含铬废水处理方法,其特征在于,所述改性 膨润土通过以下方法制得:将膨润土置于浓度为0.25~0.3mol/L的硫酸中浸泡 2~3h,用蒸馏水冲洗至表面无SO42-,在90~100℃条件下烘干至恒重后于 500~600℃条件下煅烧5~6h,冷却至室温后,按1g∶10~12mL的比例,用40% 的AlCl3溶液浸泡22~24h,过滤,烘干,即得改性膨润土。

  5.根据权利要求1所述的一种含铬废水处理方法,其特征在于,含铬废水 的温度为30~50℃。

  说明书

  一种含铬废水处理方法

  技术领域

  本发明涉及废水处理技术领域,尤其是涉及一种含铬废水处理方法。

  背景技术

  在冶金工业、电镀、制革、油漆、照像等行业每天排放着大量的含铬废水, 含铬废水中的铬主要以六价(Cr6+)和三价(Cr3+)形式存在,若这些含铬废水 如果不经处理直接排放,将对环境造成很大的危害。目前,含铬废水的主要处理 方法有:化学还原法、电化学法、离子交换法、活性炭吸附法和液膜法等。以 上方法虽各有优点,但也存在着处理工艺复杂、效率低、处理费用较高、易产 生二次污染等不足。

  例如,申请公布号CN102399037A,申请公布日2012.04.04的中国专利了公 开了一种含铬废水的处理方法,包含以下步骤:(1)在调节池中处理:将含铬 废水输送到调节池中滤除悬浮物后,进行水质及水量均衡;(2)在处理池中处 理:将调节池的含铬废水输出到处理池中,加入硫酸调整pH值在2.5-3.2之 间,然后加入硫酸亚铁并进行搅拌10-20分钟;(3)中和处理:各处理池中加 入碱性物质进行中和,搅拌并调整pH值在7-8之间;(4)在沉淀池中处理:将 处理池的废水输出到沉淀池中,上层清水溢流到清水池,沉渣则输送到污泥浓 缩池。该处理方法必须在酸性条件下进行,工艺条件严格,不利于实际操作; 该处理方法中通过加入用硫酸亚铁还原剂,将六价铬还原为三价铬,然后,改 变三价铬的存在形式,即加氢氧化钠中和,使三价铬成为Cr(OH)3,沉淀,将三 价铬除去,该处理方法将消耗大量的还原剂,处理成本高,处理效率低,而且 会引入了新的离子(Fe3+),生成新的沉淀Fe(OH)3,影响干扰三价铬的沉降絮 凝。

  发明内容

  本发明是为了解决现有技术的含铬废水处理方法工艺条件严格,不利于实 际操作,处理成本高,处理效率低的问题,提供了一种工艺步骤简单,可操作 性强,适用性广,高效,处理成本低,铬去除率高的含铬废水处理方法。

  为了实现上述目的,本发明采用以下技术方案:

  一种含铬废水处理方法,主要步骤为:将处理剂加入含铬废水中,含铬废 水中铬的总质量浓度为10~100mg/L,每升含铬废水中加5~10g处理剂,不断搅 拌10~30min后超声20~30min,静置沉降,过滤,滤液pH调整至中性后即可排 放,其中所述处理剂由以下质量百分比的组分组成:3~5%普鲁兰多糖,5~10%沸 石负载纳米TiO2,余量为改性膨润土。本发明在含铬废水中加入优化设计的处 理剂,通过处理剂的吸附絮凝作用,再利用超声的空化和絮凝效应,将含铬废 水中的铬沉淀去除,工艺步骤简单,可操作性强,高效,处理成本低,铬去除 率高,处理剂是本发明的关键,其中普鲁兰多糖具有特殊的吸附性及电化学性, 在有效吸附含铬废水中Cr6+和Cr3+的同时,还具有絮凝作用;纳米TiO2比表面积 非常大,具有比一般的吸附材料更大的吸附容量,且对Cr6+和Cr3+具有很强的吸 附能力,并且在较短的时间内即可达到吸附平衡,但是粉末状的纳米二氧化钛 颗粒细微,在水溶液中易于失活和团聚,会大大限制其作用的发挥,将纳米二 氧化钛固定于沸石上,不仅可以保持其纳米材料的固有特性,而且可以增强其 稳定性,另外,沸石是一族具有连通孔道、呈架状构造的含水铝硅酸盐矿物, 特殊的晶体化学结构使沸石拥有高效选择吸附性能,能有效吸附水中的Cr6+和 Cr3+,从而能进一步提高本发明的吸附效果和铬的去除率;膨润土经改性,可以 增加吸附量,大大提高废水中Cr6+和Cr3+的去除率,处理剂各组分之间相互协同 增效,具有良好的吸附性,絮凝效果好,成本低,可大大提高废水中铬的去除 率。

  作为优选,所述沸石负载纳米TiO2通过以下步骤制得:

  (1)沸石预处理:将沸石置于0.1~0.15mol/L的HCl溶液中搅拌15~30min, 静置24~26h,过滤;将过滤得到的沸石置于蒸馏水中煮沸30~60min后,用蒸馏 水洗至洗液澄清,最后将沸石放入烘箱中于90~100℃烘烤2~3h,冷却后待用。

  (2)制备TiO2溶胶:按体积比(5~6)∶(20~21)∶(9~10)∶(1~1.2)分别 称取钛酸四丁酯、乙醇、乙酸和蒸馏水,先将钛酸四丁酯与占乙醇总体积1/4~1/3 的乙醇混合,搅拌10~15min得溶液A,然后将蒸馏水、乙酸和剩余乙醇充分混 合,得溶液B,最后在搅拌条件下将溶液B缓慢滴加到溶液A中,滴速控制在 18~20滴/分钟,滴完后继续搅拌1~2h,静置24~26h,得TiO2溶胶。

  (3)制备沸石负载纳米TiO2:在180~200ml的TiO2溶胶中加入6~8g步骤 (1)中的沸石,超声1~2h后筛网滤出并静置48~50h,于80~85℃条件下恒温 烘干后在氮气保护下升温至450~500℃焙烧1.5~2h,自然降温至100~150℃停止 通氮气,待冷却至室温后用蒸馏水洗去沸石表面过量的TiO2,烘干,即得沸石 负载纳米TiO2。

  作为优选,步骤(1)中,所述沸石的粒径为20~40目。

  作为优选,所述改性膨润土通过以下方法制得:将膨润土置于浓度为 0.25~0.3mol/L的硫酸中浸泡2~3h,用蒸馏水冲洗至表面无5O42-,在90~100℃ 条件下烘干至恒重后于500~600℃条件下煅烧5~6h,冷却至室温后,按1g∶ 10~12mL的比例,用40%的AlCl3溶液浸泡22~24h,过滤,烘干,即得改性膨润 土。

  作为优选,含铬废水的温度为30~50℃。

  因此,本发明的有益效果是:公开了一种处理剂,通过在含铬废水中加入 优化设计的处理剂,利用处理剂的吸附絮凝作用,再配合超声的空化和絮凝效 应,经静置过滤后将含铬废水中的铬沉淀去除,工艺步骤简单,可操作性强, 适用性广,高效,处理成本低,废水铬的去除率高,在实际含铬废水处理中具 有较好的应用前景。

  具体实施方式

  下面通过具体实施方式对本发明做进一步的描述。

  实施例1

  一种含铬废水处理方法,主要步骤为:将处理剂加入温度为50℃的含铬废 水中,含铬废水中铬的总质量浓度为100mg/L,每升含铬废水中加10g处理剂, 不断搅拌30min后超声30min,静置沉降,过滤,滤液pH调整至中性后即可排 放,处理剂由以下质量百分比的组分组成:5%普鲁兰多糖,10%沸石负载纳米TiO2, 余量为改性膨润土,其中沸石负载纳米TiO2通过以下步骤制得:

  (1)沸石预处理:将40目粒径的沸石置于0.15mol/L的HCl溶液中搅拌 30min,静置26h,过滤;将过滤得到的沸石置于蒸馏水中煮沸60min后,用蒸 馏水洗至洗液澄清,最后将沸石放入烘箱中于100℃烘烤3h,冷却后待用。

  (2)制备TiO2溶胶:按体积比6∶21∶10∶1.2分别称取钛酸四丁酯、乙 醇、乙酸和蒸馏水,先将钛酸四丁酯与占乙醇总体积1/3的乙醇混合,搅拌15min 得溶液A,然后将蒸馏水、乙酸和剩余乙醇充分混合,得溶液B,最后在搅拌条 件下将溶液B缓慢滴加到溶液A中,滴速控制在20滴/分钟,滴完后继续搅拌 2h,静置26h,得TiO2溶胶。

  (3)制备沸石负载纳米TiO2:在200ml的TiO2溶胶中加入8g步骤(1)中 的沸石,超声2h后筛网滤出并静置50h,于85℃条件下恒温烘干后在氮气保护 下升温至500℃焙烧2h,自然降温至150℃停止通氮气,待冷却至室温后用蒸馏 水洗去沸石表面过量的TiO2,烘干,即得沸石负载纳米TiO2。

  改性膨润土通过以下方法制得:将膨润土置于浓度为0.3mol/L的硫酸中浸 泡3h,用蒸馏水冲洗至表面无SO42-,在100℃条件下烘干至恒重后于600℃条件 下煅烧6h,冷却至室温后,按1g∶12mL的比例,用40%的AlCl3溶液浸泡24h, 过滤,烘干,即得改性膨润土。

  本实施例中的滤液经测定,含铬量为0.086mg/L,铬的去除率达99.914%。

  实施例2

  一种含铬废水处理方法,主要步骤为:将处理剂加入温度为40℃的含铬废 水中,含铬废水中铬的总质量浓度为30mg/L,每升含铬废水中加6g处理剂,不 断搅拌20min后超声25min,静置沉降,过滤,滤液pH调整至中性后即可排放, 处理剂由以下质量百分比的组分组成:4%普鲁兰多糖,7%沸石负载纳米TiO2, 余量为改性膨润土,其中沸石负载纳米TiO2通过以下步骤制得:

  (1)沸石预处理:将30目粒径的沸石置于0.12mol/L的HCl溶液中搅拌 20min,静置25h,过滤;将过滤得到的沸石置于蒸馏水中煮沸40min后,用蒸 馏水洗至洗液澄清,最后将沸石放入烘箱中于95℃烘烤2.5h,冷却后待用。

  (2)制备TiO2溶胶:按体积比5.5∶20.2∶9.1∶1.1分别称取钛酸四丁酯、 乙醇、乙酸和蒸馏水,先将钛酸四丁酯与占乙醇总体积7/24的乙醇混合,搅拌 12min得溶液A,然后将蒸馏水、乙酸和剩余乙醇充分混合,得溶液B,最后在 搅拌条件下将溶液B缓慢滴加到溶液A中,滴速控制在19滴/分钟,滴完后继 续搅拌1.2h,静置25h,得TiO2溶胶。

  (3)制备沸石负载纳米TiO2:在190ml的TiO2溶胶中加入7g步骤(1)中 的沸石,超声1.2h后筛网滤出并静置49h,于82℃条件下恒温烘干后在氮气保 护下升温至470℃焙烧1.8h,自然降温至120℃停止通氮气,待冷却至室温后用 蒸馏水洗去沸石表面过量的TiO2,烘干,即得沸石负载纳米TiO2。

  改性膨润土通过以下方法制得:将膨润土置于浓度为0.28mol/L的硫酸中 浸泡2.5h,用蒸馏水冲洗至表面无SO42-,在95℃条件下烘干至恒重后于550℃ 条件下煅烧5.5h,冷却至室温后,按1g∶11mL的比例,用40%的AlCl3溶液浸 泡23h,过滤,烘干,即得改性膨润土。

  本实施例中的滤液经测定,含铬量为0.0273mg/L,铬的去除率达99.909%。

  实施例3

  一种含铬废水处理方法,主要步骤为:将处理剂加入温度为30℃的含铬废 水中,含铬废水中铬的总质量浓度为10mg/L,每升含铬废水中加5g处理剂,不 断搅拌10min后超声20min,静置沉降,过滤,滤液pH调整至中性后即可排放, 处理剂由以下质量百分比的组分组成:3%普鲁兰多糖,5%沸石负载纳米TiO2, 余量为改性膨润土,其中沸石负载纳米TiO2通过以下步骤制得:

  (1)沸石预处理:将20目粒径的沸石置于0.1mol/L的HCl溶液中搅拌 15min,静置24h,过滤;将过滤得到的沸石置于蒸馏水中煮沸30min后,用蒸 馏水洗至洗液澄清,最后将沸石放入烘箱中于90℃烘烤2h,冷却后待用。

  (2)制备TiO2溶胶:按体积比5∶20∶9∶1分别称取钛酸四丁酯、乙醇、 乙酸和蒸馏水,先将钛酸四丁酯与占乙醇总体积1/4的乙醇混合,搅拌10min 得溶液A,然后将蒸馏水、乙酸和剩余乙醇充分混合,得溶液B,最后在搅拌条 件下将溶液B缓慢滴加到溶液A中,滴速控制在18滴/分钟,滴完后继续搅拌 1h,静置24h,得TiO2溶胶。

  (3)制备沸石负载纳米TiO2:在180ml的TiO2溶胶中加入6g步骤(1)中 的沸石,超声1h后筛网滤出并静置48h,于80℃条件下恒温烘干后在氮气保护 下升温至450℃焙烧1.5h,自然降温至100℃停止通氮气,待冷却至室温后用蒸 馏水洗去沸石表面过量的TiO2,烘干,即得沸石负载纳米TiO2。

  改性膨润土通过以下方法制得:将膨润土置于浓度为0.25mol/L的硫酸中 浸泡2h,用蒸馏水冲洗至表面无SO42-,在90℃条件下烘干至恒重后于500℃条 件下煅烧5h,冷却至室温后,按1g∶10mL的比例,用40%的AlCl3溶液浸泡 22h,过滤,烘干,即得改性膨润土。

  本实施例中的滤液经测定,含铬量为0.0084mg/L,铬的去除率达99.916%。

  由上述各实施例可知,本发明的含铬废水处理方法,工艺步骤简单,可操 作性强,适用性广,高效,处理成本低,废水中铬的去除率高,在实际含铬废 水处理中具有较好的应用前景,适合推广。

  以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案,并非对本发明作任何形 式上的限制,在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及 改型。

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