处理六价铬污染废水的吸附去除方法及传统方法介绍

处理六价铬污染废水的吸附去除方法及传统方法介绍

本发明涉及一种具有处理铬污水能力的吸附去除方法，特别涉及一种处理六价铬污染废水的方法。

背景技术：

重金属污染在环境中普遍存在，危害人体健康。铬是环境中常见的重金属污染物，具有多种价态，环境中的铬主要来源于皮革、电镀、矿业、冶金、钢铁、纺织等行业的生产过程。在水相中，铬主要以三价铬和六价铬两种价态存在。三价铬是人体必需的金属元素，在环境中易固定，但六价铬的毒性是三价铬的数倍，生物体摄入六价铬可能诱发癌症、基因突变、生长畸形等。因此，含铬废水必须经过有效处理后方可排放。

传统的六价铬处理方法有混凝法、化学沉淀法、离子交换法、膜分离法、电解法和电渗析法等，这些技术虽然能有效去除六价铬，但都存在二次污染、成本高、能耗大等问题。目前，吸附处理凭借操作简单、成本低廉的优势，正成为六价铬处理的热门技术。吸附剂种类繁多，来源广泛，其中生物炭是生物质在厌氧条件下热解生成的一种新型吸附材料。我国南方地区农业发达，每年积累了大量的稻草等农业废弃物，这些废弃物一部分被用作饲料和废弃物，但大部分还是被焚烧处理，造成了资源浪费和空气污染。利用稻草制备生物炭处理重金属污染废水，不仅能有效处理六价铬废水，还能实现废弃物的利用，是目前的研究热点之一。 研究表明，生物炭表面往往带负电荷，单一的生物炭处理六价铬废水效果较差，常采用生物炭负载纳米铁等多种改性方法进行处理，但材料改性会大大增加吸附剂的成本。

技术实现要素：

本发明的目的：为了克服现有技术的缺陷，本发明提供了一种去除效率高、成本低、效果稳定的六价铬污染废水的处理方法。

本发明的技术方案是一种处理六价铬污染废水的方法，其特征在于至少包括以下步骤：

(1)生物质炭的制备，将收集的稻草清洗、风干后，用粉碎机粉碎，过筛，倒入坩埚中压实以排出坩埚内的气体，密封后放入加热炉中，在恒温、缺氧条件下加热碳化，加热温度为300-800度；

(2)将步骤(1)制备的生物炭过筛，酸洗，用真空泵过滤分离除去上清液，用去离子水洗涤至pH值为4～6，干燥，得到酸处理生物炭；

(3)将连二亚硫酸钠和步骤(2)制备的生物炭加入污染废水中，调节pH值为1-4，生物炭与污染废水的固液比为8-12g/l，连二亚硫酸钠与废水中六价铬的质量比为1:1-3:1。

进一步的：步骤（1）中加热温度为700度。

进一步的:步骤(2)中的pH值为5。

进一步的：步骤（3）中生物炭与污染废水的固液比为10g/l。

进一步的，步骤（3）中连二亚硫酸钠与废水中六价铬的质量比为2:1。

进一步的，步骤（3）中连二亚硫酸钠与废水中六价铬的质量比为2:1。

进一步的：在步骤（3）中，调节pH值至2。

采用上述技术方案，1、生物炭可实现含铬废水的高效净化，解决了传统生物炭处理含铬废水，特别是富含六价铬的废水处理效果不高的问题；2、处理后的废水中不含六价铬，六价铬转化为三价铬，生物炭主要通过吸附作用去除，废水中残留少量三价铬，对环境危害较小；3、连二亚硫酸钠具有投加量容易控制、不产生二次污染等优点。

详细方法

一种处理六价铬污染废水的方法，至少包括以下步骤：

(1)制备生物炭，将收集的稻草清洗、风干后，用粉碎机粉碎，过2mm筛子，倒入坩埚中压实，排出坩埚中的气体，密封后放入加热炉中，在恒温、缺氧条件下加热6h进行炭化。随着炭化温度的升高，生物炭表面含氧功能团的数量会减少，而其比表面积和孔隙率会增大，芳香化程度会提高。含氧功能团和表面物理结构对生物炭的吸附有重要的影响。在本发明的一个具体实施例中，加热温度为700度，可以使生物炭具有很强的吸附能力；

(2)将步骤(1)制备的生物炭进行筛分，选出1-2mm的部分(粒径小于1mm的部分丢弃，大于2mm的部分轻磨至通过2mm筛子)，然后放入体积比1:1的0.5mol/l HCl中浸泡12小时，酸洗三次，使用循环水多用真空泵过滤，分离除去上清液，再用去离子水洗至pH值为5，60度烘干，即得酸处理生物炭；

(3)将连二亚硫酸钠和步骤(2)制备的生物炭加入污染废水中，生物炭与污染废水的固液比为10g/l，连二亚硫酸钠与废水中六价铬的质量比为2:1，调节pH值为2，生物炭与连二亚硫酸钠结合均达到最大单位吸附容量；若进一步增加连二亚硫酸钠的加入量，生物炭的吸附容量不再增加，甚至有下降的趋势。这是因为过量的连二亚硫酸钠将过量的SO42-和Na+带入反应体系，这些离子浓度的增加会加剧它们与生物炭中铬离子的竞争吸附。

实验一：以重金属污水为处理对象，从污水管入口取混合污水，经硝化后测定六价铬含量为700mg/l。根据处理污水六价铬含量按照本发明具体实施例中的最佳用量加入生物炭和连二亚硫酸钠。将连二亚硫酸钠粉末置于直径1cm、容积10ml的玻璃管中，将1ml混合污水放入玻璃实验装置中，然后将整个装置放入振荡器中振荡24小时。反应吸附过程完成后，污水通过过滤器，取滤液进行铬含量测定和铬价态分析。结果表明污水中总铬去除率达到79%以上，比单纯生物炭处理的去除率提高了3倍。

技术特点：

技术摘要

本发明涉及一种六价铬污染废水的处理方法，至少包括以下步骤：（1）将收集的稻草清洗、风干后，用粉碎机粉碎、过筛，倒入坩埚中密封，放入加热炉中，在恒温、缺氧条件下加热炭化，加热温度为300-800度；（2）将步骤（1）制备的生物炭过筛，酸洗，用真空泵过滤分离除去上清液，再用去离子水洗涤至pH值为4-6； (3)将步骤(2)制备的连二亚硫酸钠和生物炭投入污染废水中，调节pH值为1-4，生物炭与污染废水的固液比为8-12g/L，连二亚硫酸钠与废水中六价铬的质量比为1:1-3:1。本发明采用上述技术方案，提供了一种去除效率高、成本低、效果稳定的六价铬污染废水处理方法。

技术研发人员：周江民； 毛建良； 陈华林; 陶月良; 邹春燕

受保护技术用户：温州大学

技术开发日：2018.08.08

技术发布日期：2018.12.21