一種處理重金屬廢水的材料及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種處理重金屬廢水的方法，其特征在于由AB兩種材料的顆粒按照一定比例混合構(gòu)成處理重金屬廢水的材料。所述材料A制備方法是把菱鎂礦在700?900℃煅燒，粉碎過200目，加水成型為2?10mm顆粒，自然養(yǎng)護(hù)，獲得由氧化鎂、碳酸鎂、氫氧化鎂構(gòu)成的具有顆粒強(qiáng)度的復(fù)合材料。材料B是凹凸棒石白云巖破碎、篩分獲得2?10mm的顆粒材料。把AB兩種材料按照質(zhì)量比1:1?10:1的比例混合用于處理含重金屬廢水。
【專利說明】
一種處理重金屬廢水的材料及方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于廢水處理和非金屬礦產(chǎn)資源利用技術(shù)領(lǐng)域，涉及水處理材料及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]我國每年有數(shù)百億立方米的含重金屬的廢水，包括礦山、冶煉、電解、電鍍、農(nóng)藥、醫(yī)藥、油漆、化工、顏料等行業(yè)的廢水。重金屬廢水排放導(dǎo)致河流、湖泊沉積物，尤其是土壤受到重金屬污染，不僅破壞了生態(tài)環(huán)境，而且可以通過食物鏈富集進(jìn)入人體威脅人類身體健康。
[0003]目前國內(nèi)外重金屬廢水的處理方法可以分為兩大類:一類是使廢水中呈溶解狀態(tài)的重金屬離子轉(zhuǎn)變?yōu)椴蝗艿闹亟饘倩衔?，再?jīng)過沉淀或浮選分離從廢水中去除。常用的方法有氫氧化物沉淀法、硫化物沉淀法、鐵氧體共沉淀法、氧化還原沉淀法、離子浮選法、電解法、隔膜電解法、生物法等。這些方法中最常用是氫氧化物沉淀法、硫化物沉淀法、鐵氧體共沉淀法和氧化還原沉淀法。但共同存在的問題是，沉淀顆粒細(xì)小，需要沉淀池，新生細(xì)小顆粒很難與水完全分離，水處理效果不穩(wěn)定，沉淀污泥量大、含水率高、處理困難。在硫化物沉淀法中，沉淀劑很難控制適量，易造成二次污染。離子浮選法、電解法、隔膜電解法等幾種方法因處理成本高、系統(tǒng)復(fù)雜、維護(hù)困難而很少使用。
[0004]另一類方法是在不改變重金屬離子化學(xué)形態(tài)的條件下進(jìn)行吸附、濃縮和分離，具體方法有反滲透法、電滲析法、膜分離法、蒸發(fā)濃縮法、吸附法、離子交換法、溶劑萃取法等，其中廣泛關(guān)注的是吸附法。吸附法處理重金屬廢水普遍使用的材料是廉價礦物材料，如膨潤土、沸石、海泡石、凹凸棒石、磁黃鐵礦、針鐵礦等。這些礦物材料或者改性產(chǎn)品對廢水中Cd2+、Pb2+、Hg2+、Cu2+等具有較強(qiáng)的吸附作用，但吸附容量有限，一些吸附材料由于具有膠體性質(zhì)，固液分離和污泥脫水也比較困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明是為避免上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足之處，提供一種處理重金屬離子廢水的材料及方法，以期達(dá)到重金屬廢水穩(wěn)定處理、深度處理、無害化處理以及資源回收。
[0006]本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
選擇菱鎂礦塊狀礦石和凹凸棒石白云巖作為原料分別經(jīng)過煅燒、破碎、篩分制備AB兩種顆粒材料，把制備的AB兩種顆粒材料按照質(zhì)量比1:1-10:1的比例混合構(gòu)成處理重金屬廢水的材料；
所述的材料A制備具體步驟是:選擇菱鎂礦塊狀礦石，其中碳酸鎂的含量不小于80%;在700-900 0C煅燒菱鎂礦，粉碎過200目，加水成型為2-10mm顆粒，自然養(yǎng)護(hù)，獲得由氧化鎂、碳酸鎂、氫氧化鎂構(gòu)成的復(fù)合材料；
或者先把菱鎂礦粉碎過200目，然后在在700-900°C煅燒，加水成型為2-10mm顆粒，自然養(yǎng)護(hù)，獲得由氧化鎂、碳酸鎂、氫氧化鎂構(gòu)成的具有顆粒強(qiáng)度的復(fù)合材料；
所述的材料B制備具體步驟是:選擇凹凸棒石粘土礦中的凹凸棒石白云巖，其中白云石含量為大于60%，破碎、篩分獲得2-1 Omm顆粒材料。
[0007]所述處理重金屬廢水的材料使用方法，其特征在于:AB兩種材料按照質(zhì)量比1:1_10:1的比例混合使用；
把該混合顆粒材料均勻投入到處理含重金屬廢水的中和池中，鋪設(shè)厚度10-50cm，重金屬廢水從顆粒內(nèi)部滲透和表面流過，中和并誘導(dǎo)重金屬沉淀，形成的重金屬沉淀被顆粒物吸附過濾截留；
當(dāng)出水pH低于7.5或者重金屬超過排放標(biāo)準(zhǔn)時，向中和池中均勻補(bǔ)加1cm厚的顆粒材料繼續(xù)運(yùn)行；
當(dāng)中和池底部沉積物積累達(dá)到預(yù)計高度影響中和反應(yīng)時，停止廢水處理，清除池中的沉積物，重新鋪設(shè)上述材料開始水處理運(yùn)行。
[0008]所述重金屬廢水中重金屬離子包括Cd2+、Hg2+、Ag+、Pb2+、Cu2+、Co2+、Ni2+、Zn2+、Mn2+和/或Fe2+，所述重金屬廢水中重金屬離子濃度為0.5?200mg/L。
[0009]本發(fā)明的積極效果體現(xiàn)在:
700-900°C煅燒菱鎂礦的產(chǎn)物主要成分是氧化鎂，具有水化、緩慢溶解釋放羥基的作用，并與粘土質(zhì)白云巖構(gòu)成pH緩沖體系，處理重金屬廢水的過程中出水pH維持在8-10之間，在該P(yáng)H值下氧化鎂和白云石的誘導(dǎo)沉淀作用把重金屬離子轉(zhuǎn)變成為氫氧化物和/或碳酸土卜
ΠΤΤ.0
[0010]煅燒菱鎂礦、凹凸棒石白云巖都具有多孔結(jié)構(gòu)特性，廢水中的重金屬可以擴(kuò)散進(jìn)入顆粒內(nèi)部發(fā)生水-礦物界面反應(yīng)，提高了反應(yīng)比表面積，金屬離子可以在材料顆粒內(nèi)部空隙沉淀，提高了固定重金屬的容量。
[0011]AB混合原料中主要成分是氧化鎂，中和礦山廢水等含硫酸鹽廢水的過程，產(chǎn)物主要易溶的鎂鹽，少有硫酸鈣結(jié)晶沉淀，減少了固體廢棄物的量。
[0012]本發(fā)明處理重金屬廢水技術(shù)方法的優(yōu)點(diǎn)是:出水pH穩(wěn)定，不需要固液分離，材料具有中和誘導(dǎo)重金屬離子沉淀反應(yīng)活性，固定重金屬的容量大，產(chǎn)物含水率低，便于沉淀污泥的處置和重金屬的回收。
【具體實施方式】
[0013]本發(fā)明的非限定性實施步驟如下:
實施例1
選擇菱鎂礦塊狀礦石，其中碳酸鎂的含量90%;
在700-900°C煅燒菱鎂礦，粉碎過200目，加水成型為2-10mm顆粒，自然養(yǎng)護(hù)，獲得由氧化鎂、碳酸鎂、氫氧化鎂構(gòu)成的具有顆粒強(qiáng)度的復(fù)合材料；
選擇凹凸棒石粘土礦中的凹凸棒石白云巖，其中白云石含量為75%，破碎、篩分獲得2-3mm獲得顆粒材料B。
[0014]把AB兩種材料按照質(zhì)量比5:1比例混合使用；
把該混合顆粒材料加入到Φ20mm高500mm的實驗柱中，鋪設(shè)30cm厚；
本實施例配制含Pb2+ 50mg/L的水溶液，調(diào)整廢水的pH值為4-4.5，作為模擬重金屬廢水；
把配制的模擬廢水用蠕動栗輸送按照水力停留時間30min自下而上流過顆粒層，定期取樣檢測出水的pH和Pb濃度，結(jié)果表明在運(yùn)行的1天內(nèi)出水pH和Pb濃度都滿足排放要求。
[0015]實施例2
選擇菱鎂礦塊狀礦石，其中碳酸鎂的含量90%;
先把菱鎂礦粉碎過200目，然后在在700-900°C煅燒，加水成型為2-10mm顆粒，自然養(yǎng)護(hù)，獲得由氧化鎂、碳酸鎂、氫氧化鎂構(gòu)成的具有顆粒強(qiáng)度的復(fù)合材料；
選擇凹凸棒石粘土礦中的凹凸棒石白云巖，其中白云石含量為75%，破碎、篩分獲得4-1Omm獲得顆粒材料B。
[0016]把AB兩種材料按照質(zhì)量比2:1比例混合使用；
把該混合顆粒材料加入到Φ20mm高500mm的實驗柱中，鋪設(shè)30cm厚；
本實施例配制含Cu2+ 50mg/L的水溶液，調(diào)整廢水的pH值為4，作為模擬重金屬廢水；
把配制的模擬廢水用蠕動栗輸送按照水力停留時間30min自下而上流過顆粒層，定期取樣檢測出水的pH和Cu濃度，結(jié)果表明出水pH和Cu濃度都滿足排放要求。
【主權(quán)項】
1.一種處理重金屬廢水的材料，其特征在于由AB兩種顆粒狀材料按照質(zhì)量比1:1-10:1的比例混合構(gòu)成處理重金屬廢水的材料； 所述的材料A制備具體步驟是: 把菱鎂礦塊狀礦石，其中碳酸鎂的含量不小于80%; 在700-900°C煅燒菱鎂礦，粉碎過200目，加水成型為2-10mm顆粒，自然養(yǎng)護(hù)，獲得由氧化鎂、碳酸鎂、氫氧化鎂構(gòu)成的具有顆粒強(qiáng)度的復(fù)合材料； 或者先把菱鎂礦粉碎過200目，然后在在700-900°C煅燒，加水成型為2-10mm顆粒，自然養(yǎng)護(hù)，獲得由氧化鎂、碳酸鎂、氫氧化鎂構(gòu)成的具有顆粒強(qiáng)度的復(fù)合材料； 所述的材料B制備具體步驟是: 選擇凹凸棒石粘土礦中的凹凸棒石白云巖，其中白云石含量為大于60%，破碎、篩分獲得2-1 Omm獲得顆粒材料。2.根據(jù)專利要求I所述一種處理重金屬廢水的材料使用方法，其特征在于:AB兩種材料按照質(zhì)量比1:1-10:1的比例混合使用； 把該混合顆粒材料均勻投入到處理含重金屬廢水的中和池中，鋪設(shè)厚度10-50cm，含重金屬廢水從顆粒內(nèi)部滲透和表面流過，中和并誘導(dǎo)重金屬沉淀，形成的重金屬沉淀被顆粒物吸附過濾截留； 當(dāng)出水pH低于7.5或者重金屬超過排放標(biāo)準(zhǔn)時，向中和池中均勻補(bǔ)加1 cm厚的顆粒材料繼續(xù)水處理運(yùn)行； 當(dāng)中和池底部沉積物積累達(dá)到預(yù)計高度影響中和反應(yīng)時，停止廢水處理，清除池中的沉積物，重新鋪設(shè)上述材料開始水處理運(yùn)行。
【文檔編號】C02F1/66GK105858832SQ201610224584
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年4月12日
【發(fā)明人】李宏偉, 田漪兮, 陳天虎, 謝晶晶, 王翰林, 程鵬
【申請人】合肥工業(yè)大學(xué)