一種處理重金屬廢水的材料及方法
【專利摘要】本發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，自然養護，獲得由氧化鎂、碳酸鎂、氫氧化鎂構成的具有顆粒強度的復合材料。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
技術領域
[0001]本發明屬于廢水處理和非金屬礦產資源利用技術領域，涉及水處理材料及方法。
【背景技術】
[0002]我國每年有數百億立方米的含重金屬的廢水，包括礦山、冶煉、電解、電鍍、農藥、醫藥、油漆、化工、顏料等行業的廢水。重金屬廢水排放導致河流、湖泊沉積物，尤其是土壤受到重金屬污染，不僅破壞了生態環境，而且可以通過食物鏈富集進入人體威脅人類身體健康。
[0003]目前國內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的重金屬離子轉變為不溶的重金屬化合物，再經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，沉淀顆粒細小，需要沉淀池，新生細小顆粒很難與水完全分離，水處理效果不穩定，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、系統復雜、維護困難而很少使用。
[0004]另一類方法是在不改變重金屬離子化學形態的條件下進行吸附、濃縮和分離，具體方法有反滲透法、電滲析法、膜分離法、蒸發濃縮法、吸附法、離子交換法、溶劑萃取法等，其中廣泛關注的是吸附法。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品對廢水中Cd2+、Pb2+、Hg2+、Cu2+等具有較強的吸附作用，但吸附容量有限，一些吸附材料由于具有膠體性質，固液分離和污泥脫水也比較困難。
【發明內容】
[0005]本發明是為避免上述現有技術所存在的不足之處，提供一種處理重金屬離子廢水的材料及方法，以期達到重金屬廢水穩定處理、深度處理、無害化處理以及資源回收。
[0006]本發明解決技術問題所采用的技術方案是:
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量比1:1-10:1的比例混合構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，自然養護，獲得由氧化鎂、碳酸鎂、氫氧化鎂構成的復合材料；
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，自然養護，獲得由氧化鎂、碳酸鎂、氫氧化鎂構成的具有顆粒強度的復合材料；
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，鋪設厚度10-50cm，重金屬廢水從顆粒內部滲透和表面流過，中和并誘導重金屬沉淀，形成的重金屬沉淀被顆粒物吸附過濾截留；
當出水pH低于7.5或者重金屬超過排放標準時，向中和池中均勻補加1cm厚的顆粒材料繼續運行；
當中和池底部沉積物積累達到預計高度影響中和反應時，停止廢水處理，清除池中的沉積物，重新鋪設上述材料開始水處理運行。
[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]本發明的積極效果體現在:
700-900°C煅燒菱鎂礦的產物主要成分是氧化鎂，具有水化、緩慢溶解釋放羥基的作用，并與粘土質白云巖構成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PH值下氧化鎂和白云石的誘導沉淀作用把重金屬離子轉變成為氫氧化物和/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構特性，廢水中的重金屬可以擴散進入顆粒內部發生水-礦物界面反應，提高了反應比表面積，金屬離子可以在材料顆粒內部空隙沉淀，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，產物主要易溶的鎂鹽，少有硫酸鈣結晶沉淀，減少了固體廢棄物的量。
[0012]本發明處理重金屬廢水技術方法的優點是:出水pH穩定，不需要固液分離，材料具有中和誘導重金屬離子沉淀反應活性，固定重金屬的容量大，產物含水率低，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，自然養護，獲得由氧化鎂、碳酸鎂、氫氧化鎂構成的具有顆粒強度的復合材料；
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30cm厚；
本實施例配制含Pb2+ 50mg/L的水溶液，調整廢水的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，結果表明在運行的1天內出水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，自然養護，獲得由氧化鎂、碳酸鎂、氫氧化鎂構成的具有顆粒強度的復合材料；
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30cm厚；
本實施例配制含Cu2+ 50mg/L的水溶液，調整廢水的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，結果表明出水pH和Cu濃度都滿足排放要求。
【主權項】
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量比1:1-10:1的比例混合構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，自然養護，獲得由氧化鎂、碳酸鎂、氫氧化鎂構成的具有顆粒強度的復合材料； 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，自然養護，獲得由氧化鎂、碳酸鎂、氫氧化鎂構成的具有顆粒強度的復合材料； 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，鋪設厚度10-50cm，含重金屬廢水從顆粒內部滲透和表面流過，中和并誘導重金屬沉淀，形成的重金屬沉淀被顆粒物吸附過濾截留； 當出水pH低于7.5或者重金屬超過排放標準時，向中和池中均勻補加1 cm厚的顆粒材料繼續水處理運行； 當中和池底部沉積物積累達到預計高度影響中和反應時，停止廢水處理，清除池中的沉積物，重新鋪設上述材料開始水處理運行。
【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】合肥工業大學