申请日20200617
公开(公告)日20200918
IPC分类号C02F1/28; C02F1/70; C02F9/10; C02F101/22
摘要
本发明提供一种利用粘土原矿直接处理含六价铬废水的方法，涉及污水净化技术领域。本发明包括以下步骤：将粘土原矿的粉末加入到含六价铬的废水中得到混合液;调节所述混合液的pH值为2‑6;加热所述混合液，使所述混合液的温度为30‑45℃;充分搅拌30‑36h，静置后得到固体渣、再生水的混合液;将固体渣、再生水分离，本发明采用的粘土原矿中含有硫铁矿、过度金属氧化物等组分，对于废水中的六价铬还具有还原作用。铬离子去除效率高，获得的铬离子与粘土矿物易分离。去除过程中pH值的可适范围宽。
权利要求书
1.一种利用粘土原矿直接处理含六价铬废水的方法，其特征在于，包括以下步骤：
将粘土原矿的粉末加入到含六价铬的废水中得到混合液;调节所述混合液的pH值为2-6;加热所述混合液，使所述混合液的温度为30-45℃;充分搅拌30-36h，静置后得到固体渣、再生水的混合液;将固体渣、再生水分离，
所述粘土原矿的添加量为3-5g/L，所述粘土原矿为蒙脱土、膨润土、累托石、高岭土、伊利石、埃洛石、坡缕石、海泡石、凹凸棒土、蛭石、绿泥石、硫铁矿中的任意一种或多种。
2.根据权利要求1所述的一种利用粘土原矿直接处理含六价铬废水的方法，其特征在于，所述粘土原矿中的有效组分包括：Fe2O3、TiO2、FeS2、Na2O、MnO、ZnO、CuO、Ag2O。
3.根据权利要求2所述的一种利用粘土原矿直接处理含六价铬废水的方法，其特征在于，所述粘土原矿的粒径为5-15μm。
4.根据权利要求3所述的一种利用粘土原矿直接处理含六价铬废水的方法，其特征在于，所述搅拌的搅拌速度为200-260 rpm。
5.根据权利要求4所述的一种利用粘土原矿直接处理含六价铬废水的方法，其特征在于，所述粘土原矿包括蒙脱土、膨润土、累托石、高岭土、坡缕石、海泡石、凹凸棒土、蛭石。
6.根据权利要求5所述的一种利用粘土原矿直接处理含六价铬废水的方法，其特征在于，按重量份计所述粘土原矿包括蒙脱土2-4份、膨润土1.5-3份、累托石5-7份、高岭土3-5份、坡缕石1-2份、海泡石1.3-2.6份、凹凸棒土4.5-6.3份、蛭石1-2份。
7.根据权利要求6所述的一种利用粘土原矿直接处理含六价铬废水的方法，其特征在于，按重量份计所述粘土原矿包括蒙脱土4份、膨润土3份、累托石7份、高岭土5份、坡缕石2份、海泡石2.6份、凹凸棒土6.3份、蛭石2份。
8.根据权利要求7所述的一种利用粘土原矿直接处理含六价铬废水的方法，其特征在于，还包括以下步骤：将碱液滴加到固体渣中搅拌浸泡0.1-2 h解吸，再滴加酸液搅拌浸泡0.1-2 h，进行粘土原矿的活化再生。
9.根据权利要求8所述的一种利用粘土原矿直接处理含六价铬废水的方法，其特征在于，所述碱液的浓度为3-5 M，所述酸液的浓度为3-5M。
说明书
一种利用粘土原矿直接处理含六价铬废水的方法
技术领域
本发明涉及污水净化技术领域，具体涉及一种利用粘土原矿直接处理含六价铬废水的方法。
背景技术
铬在是一种重要的金属资源，广泛的应用于制革、电镀、采矿、化工、冶金等行业。然而生产过程中产生的大量含铬的废水却造成处理难的问题，特别其毒性引起的环境污染问题也为人们广为担忧，尤其是六价铬的生理毒性是三价铬的100倍，属于致癌、致畸、致突变的剧毒物质，危害极大，因此更是为环境治理的重点关注对象。从环境化学角度分析，铬有多种存在形态，但是在实际的生产废水中主要以三价铬和六价铬形态出现，并且两种形态的铬会随着环境的变化而发生转化。
目前处理含铬废水的主要方法为离子交换法、吸附法、电解法和化学沉淀法等;其中阴离子交换方法，可以将CrO42-、HCrO4-直接交换脱除、富集而得到高浓度的铬盐，实现资源化再利用;但是在实际的运行过程中，往往由于废水中成分复杂多样，使得树脂或吸附材料的重复吸附性能严重劣化，因此要在现实场合中得到顺利应用的前提条件还是非常苛刻。吸附法主要是利用活性炭等吸附材料，它们的制备成本高，且难以有效进行固液分离。电解法由于耗能大，处理效率不高等原因，推广应用困难。化学沉淀法主要首先采用还原剂还原Cr(VI)，然后添加碱性物质进行沉淀去除，它的缺点是溶液pH值需要调节，药剂成本高。以上方法都存在着一定的局限性，因此开发低成本、操作简单、高效、易分离的处理含铬废水的新材料、新方法是必要的。
公开为CN104310666A的中国专利中公开了一种修复地下水中重金属铬的方法，属于污水处理领域。首先将含铬废水通入到由铜(7)锌(8)材料合成的微电解区(2)进行微电解;接着把含铬废水通过过水通道Ⅰ(13)通入到浓缩区(3)，一部分废水被隔水挡板(10)阻隔，另一部分在半透膜(9)的作用下，使原废水失去水分，而使内部铬得到浓缩;经浓缩后通过过水通道II(14)进入到沉淀区(4),向内加入硫化物，经搅拌器(11)搅拌;然后通过过水通道III(15)进入离子交换区(5)，利用树脂(12)对水中铬酸根等离子的交换吸附作用，使水得到净化，最后通过出水口(6)出水。该装置原废水的浓度均在114mg/L左右，经装置处理后的含铬废水浓度均在0.15mg/L，去除率达到99.87%，经证实利用该装置能很好的净化地下水。该申请中使用的净化方法是通过半透膜的膜透作用、吸附作用实现铬离子的净化，该方法净化的速度差，而且对酸碱性的要求也很大，酸碱度的适合范围窄。
现有技术中的铬离子净化净化的速度慢，难以有效进行固液分离处理效率不高。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种利用粘土原矿直接处理含六价铬废水的方法，该方法采用的粘土原矿中含有硫铁矿、过度金属氧化物等组分，对于废水中的六价铬还具有还原作用。铬离子去除效率高，获得的铬离子与粘土矿物易分离。去除过程中pH值的可适范围宽。
一种利用粘土原矿直接处理含六价铬废水的方法，包括以下步骤：
将粘土原矿的粉末加入到含六价铬的废水中得到混合液;调节所述混合液的pH值为为2-6;加热所述混合液，使所述混合液的温度为30-45℃;充分搅拌30-36h，所述搅拌的搅拌速度为200-260rpm，静置后得到固体渣、再生水的混合液;将固体渣、再生水分离;将浓度为3-5M的碱液滴加到固体渣中搅拌浸泡1-2h解吸，将粘土矿物位点上吸附的铬离子能够从粘土矿物上分离开，实现解吸，再滴加3-5M的酸液搅拌浸泡1-2h，进行粘土原矿的活化再生。
所述粘土原矿的添加量为3-5g/L，所述粘土原矿为蒙脱土、膨润土、累托石、高岭土、伊利石、埃洛石、坡缕石、海泡石、凹凸棒土、蛭石、绿泥石、硫铁矿中的任意一种或多种。
其中，所述粘土原矿中的有效组分包括：Fe2O3、TiO2、FeS2、Na2O、MnO、ZnO、CuO、Ag2O。
另外，所述粘土原矿的粒径为5-15μm，所述粘土原矿包括蒙脱土、膨润土、累托石、高岭土、坡缕石、海泡石、凹凸棒土、蛭石。
按重量份计所述粘土原矿包括蒙脱土2-4份、膨润土1.5-3份、累托石5-7份、高岭土3-5份、坡缕石1-2份、海泡石1.3-2.6份、凹凸棒土4.5-6.3份、蛭石1-2份。如按重量份计所述粘土原矿包括蒙脱土4份、膨润土3份、累托石7份、高岭土5份、坡缕石2份、海泡石2.6份、凹凸棒土6.3份、蛭石2份。
本发明通过利用粘土原矿直接或者间接与六价铬离子进行接触反应，从而达到去除六价铬离子的目的。其原理包括以下两个过程：
1、直接吸附去除：1)在粘土矿物形成过程中，其四面体或八面体结构中往往会出现同晶替代，使电荷出现不平衡，并且由于晶体的破损，在其断裂面上会暴露出氧原子，这些特性使粘土矿物晶面上带有永久性的负电荷，从而对六价铬离子产生吸引，并且可产生配位作用而结合达到移除的目的。2)粘土矿物结构间包含着可以自由交换的无机阳离子，部分阳离子可以与溶液中六价铬离子进行交换，从而达到吸附去除铬离子的目的。3)粘土矿物大多具有巨大的比表面积和层间空间，有利于六价铬离子的吸附。
2、还原-吸附去除：相比如单纯的粘土矿物，粘土原矿中往往含有众多的伴生矿物，其中包括铁矿物、稀有金属矿物等。六价铬离子具有强氧化性，在接触到粘土原矿中的具有还原性的物质时会被还原为三价铬离子，能够被直接吸附。
相比单纯的粘土矿物，本发明所阐述的粘土原矿在处理六价铬时，能够在更宽的pH范围内有较好的去除效果，其原因主要是粘土原矿具有伴生金属矿物。一般情况下，粘土矿物的结构单元层通常都带有电荷，分为结构电荷(永久电荷)和表面电荷(可变电荷)两种形式，而在进行吸附六价铬时，吸附作用主要是来自于结构电荷导致的静电吸附产生作用。而结构电荷源自于粘土矿物晶格中的同晶替代和晶格缺陷所产生的过剩负电荷，其数量通常不受环境pH值的影响。粘土矿物在吸附六价铬时主要依靠静电吸附和层间阳离子交换两种形式，具体的pH适用范围与粘土矿物自身结构有关。
与单纯的粘土矿物相比，本发明所使用的粘土原矿中还含有还原性的金属矿物，这些金属矿物中的还原性成分容易与六价铬发生反应，从而将六价铬还原为三价铬或者与六价铬形成络合物，从而达到去除六价铬的目的。并且此过程不会因pH的变化而终止。所以本发明所使用的粘土原矿中的还原性成分拓宽了吸附六价铬时的pH适用范围。
本发明所使用的粘土原矿为混合矿物，其不同的成分对于六价铬的去除原理并不相同。例如粘土矿物对于六价铬具有吸附作用和层间阳离子交换作用，还原性金属矿物对六价铬还会产生还原作用和络合效应。其组合后对于六价铬的处理效果远高于单一的成分。
本发明采用的粘土原矿中含有硫铁矿、过度金属氧化物等组分，对于废水中的六价铬还具有还原作用。铬离子去除效率高，获得的铬离子与粘土矿物易分离。去除过程中pH值的可适范围宽。（发明人陈金毅;黄海军;王小凤;陈晨;吴茜）
