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。
