超导HGMS-FeOOH耦合工艺处理重金属废水的方法技术

一种利用超导HGMS-FeOOH耦合工艺处理重金属废水的方法，属于资源与环境领域。采用超导HGMS-FeOOH耦合工艺处理重金属废水，比单独采用吸附技术操作简单，处理效率高。结果表明，在最佳工艺参数条件下，采用超导HGMS-FeOOH耦合工艺处理效果好，在FeOOH投加量范围为0.1-0.9g/ml，磁场梯度范围为3-5T，静置时间范围为1-15分钟，反应槽直径d/磁场发生器与反应槽壁距离i不大于3的条件下即可从高浓度含砷废水中使砷离子去除率达到77.12%以上。处理前无需预处理，不调节废水pH值。在超导HGMS-FeOOH耦合工艺条件下FeOOH的饱和吸附量为6.5-7.5mg/g，可根据废水含砷离子浓度特点适当调整工艺参数。

【技术实现步骤摘要】

:本专利技术属于资源与环境领域，涉及利用超导HGMS(High Gradient MagneticSeparation)技术与FeOOH(羟基氧化铁)的稱合工艺,可实现废物处理及资源化利用。特别适合于酸性高浓度含砷重金属废水的处理与回用。
技术介绍
:重金属废水主要来源于电镀、冷轧钢及有色金属冶炼厂等，废水中含有的铬(Cr)、砷(As)、镉(Cd)、锌(Zn)、镍(Ni)等重金属离子具有难降解、不可逆、毒性大和易被生物富集等特点，微量即可产生毒性效应，危害极大，对其进行高效治理已迫在眉睫。超导高梯度磁分离(HGMS)技术以其投资省、占地小、低能耗、低成本、高效率在资源、环保领域显示优势，处理速度是常规方法的5倍。但此技术对高浓度离子态物质的分离与去除效果不佳。超导技术的引入克服了 HGMS方法仅靠聚磁介质来提高磁场梯度，对弱磁及非磁性物质无能为力的缺陷。由于钢铁工业废水中具有大量磁性微粒，可以直接采用HGMS去除，简单方便。我国上海的第一、第五钢铁厂及宝钢都采用了高梯度磁滤法处理轧钢废水。高梯度磁过滤还可以用于发电厂及其它热电厂的蒸汽冷却循环水处理，从中去除细粒铁磁性氧化物(Fe3O4, X-Fe2O3和a-Fe2O3)、铁磁性或顺磁性放射性金属元素及化合物。去除重金属离子一直是高梯度磁分离处理工业废水的研究重点。对于含Ni2+电镀废水，2002年孙水裕等分两步进行了磁种凝聚/磷分离技术处理Ni2+电镀废水试验，处理后废水中Ni2+的去除率达到99%以上，出水Ni2+为0.42mg/L ；2012年李素芹、王俏等将超导-HGMS技术应用于冶金除尘废水处理，SS去除率接近100%，通过絮凝强化作用可实现纳米级弱磁及无磁性污染物的脱除；分离提取提钒残渣和除尘灰中有价物质，钒渣提取物中氧化铁可达56%, V2O5达4%左右；除尘灰提取物中Fe203可达56.29%、ZnO达18.61%。FeOOH在重金属废水处理过程中主要利用其高级氧化作用。FeOOH能够电离出.0H自由基，其具有较高的氧化电极电位`，同时具有电负性或亲电性，能够发生加成反应。在水处理中能够达到快速高效的效果已有的研究中指出当溶液pH值为3左右，羟基铁交联累托石的用量为13.29g/L时，常温振荡吸附60min，cr6+的去除率可达到98%，残留cr6+浓度可降至0.5mg/L以下。但单独使用时消耗大、运行成本过高。研究表明四方纤铁矿对cr (VI)的吸附容量仅为80mg/g。针对以上优缺点及重金属废水呈酸性高浓度砷含量的水质特点，为实现废水中重金属离子高效去除，专利技术一种耦合工艺方法，使之在药品使用剂量小，反应时间短，设备操作简单环节下就能实现重金属废水的高效处理。
技术实现思路
:本专利技术目的是为了提高含砷重金属废水的处理效果，特别是砷浓度大于1000mg/L的高浓度含砷重金属废水。针对重金属废水水质特点，专利技术一种超导HGMS-FeOOH耦合工艺，使之无需进行预处理，简单操作条件下即可脱除大量重金属离子。比单独采用FeOOH技术操作简单，处理效率高。通过多组正交试验，探讨了 FeOOH投加量、反应时间和磁场强度对重金属离子去除率的影响。所述方法为:向重金属废水中投加适量FEOOH后注入置放于高梯度磁场中的反应槽内，静置一段时间即可从高浓度含砷废水中脱除砷0.3-3810mg/L。处理前无需调节废水pH值以及其他任何预处理，FEOOH材料加入量为0.1-0.9g/ml，磁场强度为3-5T。进一步地，FEOOH材料投加量为0.2-0.4g/ml。进一步地，磁场强度为4-4.5T。进一步地，废水在磁场中的静置时间为l_15min，进一步优选为5_7分钟。进一步地 ，在超导HGMS-FE00H耦合工艺条件下FEOOH的饱和吸附量为6.5-7.5mg/g (IgFeOOH吸附的砷离子量)。上述方法所用的装置，其特征在于所用装置包含反应槽、反应槽进水口、反应槽出水口、围绕在反应槽外的超导高梯度磁场发生器，其中磁场发生器与反应槽壁距离i不大于 70mm。反应槽直径d/磁场发生器与反应槽壁距离i小于4。上述的装置的使用步骤，其特征在于:步骤一:对重金属废水不需作预处理，将FEOOH材料加入一定量的废水中混合均匀，调整合适的磁场强度；步骤二:将废水注入置于磁场的反应槽(3)中，待出水口(2)有水流出停止注水，并关闭出水口(2);步骤三:反应槽中的废水在磁场中静置停留一段时间后，通过控制流量蠕动泵将废水从反应槽(3)中排出。向重金属废水中投加适量FeOOH材料，放入磁场中静置一段时间取出即可。在运用超导HGMS-FeOOH耦合工艺处理重金属废水中，无需对废水进行预处理，处理时间短，处理前无需调节废水PH值。结果表明，在最佳工艺参数条件下，采用超导HGMS-FeOOH耦合工艺处理效果好。重金属原水中砷离子浓度为4940.87mg/l, 15分钟内即可从高浓度含砷废水中砷离子去除率达到77.12%以上。在超导HGMS-FeOOH耦合工艺条件下FeOOH的饱和吸附量为6.5-7.5mg/g (IgFeOOH吸附的砷离子量)，可根据废水含砷离子浓度特点适当调整工艺参数。【附图说明】:图1磁场中的反应装置，I为进水口、2为出水口、3为反应槽、4为左磁场、5为右磁场图2.对比静态无磁场条件下静置与超导HGMS-FeOOH耦合静态工艺对处理效果的影响，图3.处理前后FeOOH电镜形貌。【具体实施方式】:下面结合具体实施例对本专利技术的技术方案做进一步说明。在设计试验过程中针对所用废水砷离子浓度，经过大量单因素试验及各因素组合影响试验确定每个因素最佳变量范围，即羟基氧化铁投加量范围0.1-0.9g/ml，磁场强度范围3-5T，反应时间范围l-15min。后设计正交试验，即三种因素的交互影响。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用超导HGMS?FeOOH耦合工艺处理重金属废水的方法，其特征在于所述方法为：向重金属废水中投加适量FeOOH后注入置放于高梯度磁场中的反应槽内，静置一段时间，处理前无需调节废水pH值以及其他任何预处理，FeOOH材料加入量为0.1?0.9g/ml，磁场强度为3?5T。

【技术特征摘要】
1.一种利用超导HGMS-FeOOH耦合工艺处理重金属废水的方法，其特征在于所述方法为:向重金属废水中投加适量FeOOH后注入置放于高梯度磁场中的反应槽内，静置一段时间，处理前无需调节废水pH值以及其他任何预处理，FeOOH材料加入量为0.1-0.9g/ml，磁场强度为3-5T。2.根据权利要求1所述的一种利用超导HGMS-FeOOH耦合工艺处理重金属废水的方法，其特征在于FeOOH材料投加量为0.2-0.4g/ml。3.根据权利要求1所述的一种利用超导HGMS-FeOOH耦合工艺处理重金属废水的方法，其特征在于磁场强度为4-4.5T。4.根据权利要求1所述的一种利用超导HGMS-FeOOH耦合工艺处理重金属废水的方法，其特征在于在磁场中的静置时间为l_15min,优选5_7分钟。5.根据权利要求1至4任一所述的一种利用超导HGMS-FeOOH耦合工...

【专利技术属性】
技术研发人员：李素芹，胡彬彬，熊国宏，钱鑫，
申请(专利权)人：北京科技大学，北京麦尔得科技有限公司，
类型：发明
国别省市：