申请日2009.09.17
公开(公告)日2010.02.24
IPC分类号B01J20/10; C02F1/62; C02F1/28; B01J20/30
摘要
本发明涉及一种在线合成类水滑石去除废水中汞、铅或镉离子的方法，按镁铝摩尔比为1～2∶1配制含镁离子、铝离子的混合盐溶液;取含汞、铅或镉离子浓度在5.0～10.0mg/L的废水，将含镁离子、铝离子的混合盐溶液加入到废水中混合，反应液pH值为8.5～9.0，反应50～60min;抽滤，固体洗涤干燥得固体类水滑石化合物;测定滤液中汞、铅或镉离子的含量。该方法省去了现有技术中吸附剂合成生产中复杂的固液分离和干燥操作，使吸附剂的合成与废水处理同时完成，实现低成本、高效率的处理废水中汞、铅、镉离子的目的;并且该方法处理后的废水中汞、铅、镉的浓度在国家标准允许排放浓度以下。
权利要求书
1.在线合成类水滑石去除废水中汞、铅或镉离子的方法，其特征在于步骤如下：
(1)将硝酸镁和硝酸铝溶于去离子水中，得到镁铝摩尔比为1～2∶1的含镁离子、铝离 子的混合盐溶液;
(2)取含汞、铅或镉离子的废水，测定其中汞、铅或镉离子的浓度为5.0～10.0mg/L时备 用;当废水中汞、铅或镉离子的浓度高于10.0mg/L时，加水稀释至汞、铅或镉离子的浓度在 5.0～10.0mg/L;
(3)按照体积比1∶1，将步骤(1)的含镁离子、铝离子的混合盐溶液加入到步骤(2) 的废水中混合，同时滴加氢氧化钠溶液，控制反应液的pH值为8.5～9.0，在磁力搅拌的条件 下反应50～60min;
(4)抽滤，洗涤固体3～5次，在70℃下干燥24h，得类水滑石化合物;滤液进行重金 属离子浓度分析，测定其中汞、铅或镉离子的含量。
2.如权利要求1所述的在线合成类水滑石去除废水中汞、铅或镉离子的方法，其特征在 于当去除废水中汞离子时，步骤(1)混合盐溶液的镁铝摩尔比为1∶1，步骤(3)中的反应 液的pH值为8.5。
3.如权利要求1所述的在线合成类水滑石去除废水中汞、铅或镉离子的方法，其特征在 于步骤(1)混合盐溶液的镁铝摩尔比为1∶2，步骤(3)中的反应液的pH值为9.0。
4.如权利要求1所述的在线合成类水滑石去除废水中汞、铅或镉离子的方法，其特征 在于当去除废水中铝离子或镉离子时，步骤(1)混合盐溶液的镁铝摩尔比为1∶1，步骤(3) 中的反应液的pH值为9.0。
5.如权利要求1所述的在线合成类水滑石去除废水中汞、铅或镉离子的方法，其特征 在于步骤(1)混合盐溶液的镁铝摩尔比为1∶2，步骤(3)中的反应液的pH值为8.5。
说明书
在线合成类水滑石去除废水中汞、铅或镉离子的方法
技术领域
本发明涉及一种去除废水中汞、铅、镉离子的方法，属于废水治理技术领域，特别涉及 在废水处理过程中利用在线合成类水滑石化合物去除废水中汞、铅或镉离子的方法。
背景技术
随着现代社会工业化程度的不断提高，人们向自然界排放的金属废弃物越来越多，特别 是工业生产过程中产生的含汞、铅、镉废水造成了严重的环境污染。汞、铅、镉离子具有一 定的毒性，排入环境后不易被降解去除，而是在环境中长期积累，而且还可以通过食物链在 各级生物之间传递，对生物和人体产生极大的毒害作用。因此，必须严格控制镉离子的排放， 如果任其排放到自然界中，势必对人类赖以生存的自然环境造成严重的污染。而类水滑石化 合物(HTLcs)具有类似于水镁石的层状结构，基本结构式为：[M1-x2+Mx3+(OH)2](An-)x/n·yH2O， 其中M2+代表层板上的二价阳离子。HTLcs层板上的二价阳离子具有可调控性，一定条件下 可将汞、铅、镉等二价金属阳离子引入其结构中合成不同的HTLcs，同时可以去除水中的镉 离子。
汞、铅、镉离子的去除方法以及类水滑石吸附水中的重金属离子等技术已有公开，如 CN1064226公开了一种用于生活饮用水净化的高效能、可再生的脱铅离子筛的制造方法和该 离子筛的应用。脱铅离子筛是在硅胶载附的钛化物上，引入适量铅离子，经热处理使之固位， 再将铅离子洗脱，即在该复合物内部布满了与铅离子相适应的特定筛孔。应用时，待净化的 水体，不需任何处理，即可直接通入装有本离子筛的吸附柱，从而达到脱铅净化之目的。 CN1994916公开了一种去除水中二价镉离子的钢渣组合物及其制法和应用，所说的钢渣的组 分和含量至少包括：质量分数为30%～50%的CaO，10%～30%的SiO2和5%～40%的Fe2O3，其钢 渣组合物为成分的吸附剂具有吸附性能优异、操作简单、无毒害作用、价格低廉、环保效益 显著等特点。CN101033095公开了一种去除水中微量汞、镉离子的改性水滑石制备方法，以 氨基酸作为主要改性源，对水滑石进行改性，利用水相沉淀热结晶法制备改性水滑石，通过 控制干燥方式，使其在结构上实现优化。
以上去除废水中汞、铅、镉离子的方法都是采用先合成吸附剂，再进行离线的吸附这种 方式。首先在固体吸附剂的合成中需要复杂的固液分离过程;并且在吸附剂的制备和镉离子 的吸附这两个过程中需要两套仪器设备，增加了处理的成本。
发明内容
针对现有技术方法的不足，提供一种在线合成类水滑石去除废水中汞、铅、镉离子的方 法，实现低成本、高效率的处理废水中汞、铅、镉离子，使废水中的汞、铅、镉离子的浓度 降低至国家标准允许的排放浓度以下。
本发明的技术方案如下：
在线合成类水滑石去除废水中汞、铅或镉离子的方法，步骤如下：
(1)含镁离子、铝离子的混合盐溶液的配制
将硝酸镁和硝酸铝溶于去离子水中，得到镁铝摩尔比为1～2∶1的含镁离子、铝离子的混 合盐溶液;
(2)取含汞、铅或镉离子的废水，测定其中汞、铅或镉离子的浓度为5.0～10.0mg/L时备 用;当废水中汞、铅或镉离子的浓度高于10.0mg/L时，加水稀释至汞、铅或镉离子的浓度至 5.0～10.0mg/L;
(3)按照体积比1∶1，将步骤(1)的含镁离子、铝离子的混合盐溶液加入到步骤(2) 的废水中混合，同时滴加氢氧化钠溶液，控制反应液的pH值为8.5～9.0，在磁力搅拌的条件下 反应50～60min;
(4)抽滤，用水洗涤固体3～5次，在70℃下干燥24h，得类水滑石化合物。滤液用于重金 属离子浓度分析，测定其中汞、铅或镉离子的含量，符合《污水综合排放标准》(GB8978-1996) 的排放标准以下排放。
优选的，步骤(3)中氢氧化钠溶液质量浓度为100g/L。
当去除废水中汞离子时，优选的，步骤(1)混合盐溶液的镁铝摩尔比为1∶1，步骤(3) 中的反应液的pH值为8.5;步骤(1)混合盐溶液的镁铝摩尔比为1∶2，步骤(3)中的反应液 的pH值为9.0。
当去除废水中铅离子或镉离子时，优选的，步骤(1)混合盐溶液的镁铝摩尔比为1∶1， 步骤(3)中的反应液的pH值为9.0;步骤(1)混合盐溶液的镁铝摩尔比为1∶2，步骤(3) 中的反应液的pH值为8.5。
本发明的方法中测定汞、铅或镉离子的含量的方法分别是，汞离子的测定采用双硫腙分 光光度法，铅离子或镉离子的测定均采用火焰原子吸收分光光度法。
步骤(4)所得固体，用于固体样品分析，经红外光谱图和X射线衍射谱图证实为类水滑 石化合物。结构式[M1-x2+Mx3+(OH)2](An-)x/n·yH2O，其中M2+为二价金属离子(镁、汞、铅或镉)， Mx3+为铝离子，An-为层间阴离子(碳酸根离子)，x指金属元素的含量变化。
本发明的特点是在去除废水中汞、铅、镉离子的同时合成类水滑石，所得类水滑石可以 用于很多方面：在工业上可以作为阻燃剂、分子筛、离子交换剂等;在吸附方面可以作为卤 素消除剂、聚乙烯稳定剂等。
由于类水滑石的结构具有金属阳离子的可调控性，当废水中含有多种重金属离子时，它 们可以同时进入类水滑石化合物的层间，形成结构更加复杂的类水滑石化合物。
含重金属离子废水的治理是一个复杂的过程，本发明利用在线合成类水滑石化合物的方 法去除水体中的汞、铅、镉离子，使废水资源化利用成为可行，该方法省去了现有技术中吸 附剂合成生产中复杂的固液分离和干燥操作，使吸附剂的合成与废水处理两个分立的步骤在 一个系统中完成，实现低成本、高效率的处理废水中汞、铅、镉离子，使废水中的汞、铅、 镉离子的浓度降低至国家标准允许的排放浓度以下，可以广泛地进行工业应用。
