一种去除水中六价硒的组合工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种去除水中六价硒的组合工艺，属于水处理技术领域。其步骤依次为：(1)加入亚硫酸钠；(2)调节pH；(3)紫外照射；(4)加入三价铁盐和碱溶液并搅拌后进行固液分离；(5)向液体中鼓入空气或氧气，或加入过氧化氢溶液搅拌；(6)加碱调节pH。本发明专利技术提出的组合工艺相比于现有技术具有以下优点：(1)处理速度快，效果好；(2)投加试剂成本低廉、环境友好；(3)不受硫酸根等共存离子影响；(4)混凝试剂投加量控制方法便捷准确，可保证混凝效果。

A combined process for removing six valence selenium in water

The invention discloses a combined process for removing six valence selenium in water, which belongs to the technical field of water treatment. The steps are as follows: (1) adding sodium sulfite; (2) adjusting pH; (3) ultraviolet irradiation; (4) adding ferric salts and alkali solution and stirring for solid-liquid separation; (5) injecting air or oxygen into the liquid, or adding hydrogen peroxide solution stirring; (6) adding alkali to adjust pH. Compared with the existing technology, the combined process has the following advantages: (1) fast processing speed and good effect; (2) low cost and environmental friendliness of adding reagents; (3) not affected by coexisting ions such as sulfate radical; (4) convenient and accurate dosage control method of coagulating reagents, which can ensure the coagulation effect.

【技术实现步骤摘要】
一种去除水中六价硒的组合工艺
本专利技术属于水处理
，更具体地说，涉及一种高效去除水中六价硒的组合工艺。
技术介绍
硒是生命活动的微量必需元素，但过量硒会对动植物生长和人体健康产生负面影响。水是人类和动植物摄入硒的重要来源，而人类活动，例如燃煤及其他燃料、冶炼、采矿等排放的废水中往往含有大量高浓度的硒，污染地下水及地表水。我国现行的污水综合排放标准中硒的一、二、三级排放标准分别为0.1、0.2、0.5mg/L，生活饮用水、I～III类地表水和I～III类地下水中硒限值均为10μg/L。因此含硒废水均需要进行严格处理以达到标准限值。水环境中，硒主要以六价硒(硒酸盐)、四价硒(亚硒酸盐)、零价硒及负二价硒等形式存在。四价硒易被吸附在金属氧化物、黏土以及有机物上形成牢固的内层配位，然而六价硒与这些吸附剂主要形成外层配位络合物，结合力较弱，受共存离子的影响较大。当前去除水中的六价硒的方法主要包括离子交换法、吸附法、混凝法、化学还原法等。虽然离子交换、吸附法、混凝法可以有效去除水中的四价硒，但对六价硒选择性差，当水中含有多种共存离子尤其是高浓度硫酸根时，硒的去除率大幅降低，难以实现硒的深度去除。化学还原法去除六价硒被认为是一种有效处理手段，但是采用常见均相还原剂(如亚硫酸钠、焦亚硫酸钠、水合肼等)还原六价硒所需条件较为苛刻(高温、极端pH等)或需要贵金属催化，如《化学通讯》(ChemistryLetters，2015年，第44卷，1563～1565页)中报道了水溶液中，肼对硒的还原性去除需依赖负载TiO2的铂催化剂。如《化学工程杂志》(ChemicalEngineeringJournal，2017年，第308卷，第963～973页)中报道了水溶液中，水合肼对硒的还原性去除需依赖铂催化剂。而且，即使在催化存在的条件下去除耗时仍较长(需要8h)，转化率较低，且规模化水处理成本较高。利用零价铁非均相还原六价硒的条件较为温和，可将六价硒还原为四价硒并进一步还原为零价硒，然而该方法速率一般较慢，例如，如《应用催化B辑-环境》(AppliedCatalysisB-Environmental，2011年，104卷，第185～192页)报道了采用1g/L的零价铁在pH＝8条件下去除初始浓度为10mg/L的六价硒，需要10h才能达到90％以上的去除率；并且，在大量硫酸根共存条件下实现六价硒的去除需要的时间尤其较长，例如文献《环境质量杂志》(JournalofEnvironmentalQuality，2005年，34卷，第487～495页)的报道，50g/L40-60目的零价铁去除初始浓度为1mg/L的六价硒，在10mmol/LCl-共存时在7h可达99％以上，而在10mmol/LSO42-共存时16h才能达到93％的去除率。利用新生态氢氧化亚铁(亚铁羟基络合物)非均相还原六价硒可较为快速地将四价硒还原，但该方法必须在严格厌氧条件下进行，溶解氧的存在使氢氧化亚铁快速失效，因此采用新生态氢氧化亚铁还原方法六价硒应用范围存在一定的局限性。水合电子是目前已知的活性最强的还原物种之一。亚硫酸盐在紫外线激发下可发生光电离而释放水合电子，利用亚硫酸盐这一光化学性质，通过构建紫外/亚硫酸盐体系，产生水合电子，如《环境科学学报》(JournalofEnvironmentalSciences，2017年，54卷，第231～238页)报道了紫外/亚硫酸盐体系可用于4-溴酚的还原去除。在《亚硫酸盐/紫外体系的还原脱卤效能》中指出，该体系对毒性卤代有机物(HOCs)的降解及脱卤效能，并探讨了相关机理。其结果表明：卤素取代种类与卤化程度决定了HOCs的直接光解特性，其速率随氯、溴、碘取代顺序及卤化程度的增加而加快。由此可知，亚硫酸盐/紫外体系作用机制较为复杂，此外，六价硒的去除受诸多因素如水中溶解氧的浓度、其他高浓度共存离子的影响，该体系能否用于六价硒的去除目前未有文献报道。
技术实现思路
1.要解决的问题针对现有的水中六价硒去除方法存在选择性差、在高浓度其他离子共存时去除率低、耗时长等问题，本专利技术旨在提供一种快速高效去除水中六价硒的方法。2.技术方案为了解决上述问题，本专利技术所采用的技术方案如下：本专利技术提供了一种去除水中六价硒的组合工艺，包括以下步骤：1)向含六价硒的水中加入亚硫酸钠，混匀得到溶液；2)将步骤1)处理后的溶液调节pH至8～11；3)将步骤2)处理后的溶液采用紫外线照射；4)向步骤3)处理后的溶液中加入三价铁盐和碱溶液并搅拌、混凝沉淀后进行固液分离，得到分离后溶液；加入的碱溶液为氢氧化钠或氢氧化钙溶液，目的在于提供氢氧根离子。5)向步骤3)中的分离后溶液中鼓入空气或氧气，或加入过氧化氢溶液搅拌。作为本专利技术更进一步的改进，步骤1)中，所述的亚硫酸钠与水中六价硒的摩尔比为(5～80)：1，加入亚硫酸钠后混合溶液中亚硫酸根浓度不低于1mmol/L。作为本专利技术更进一步的改进，步骤3)中，紫外线照射时间20～40min。作为本专利技术更进一步的改进，步骤4)中，所加三价铁盐后水中Fe(III)与六价硒的摩尔比为(5～30)：1，加入碱溶液后水中氢氧根与所加入的Fe(III)的摩尔比为(1～2.8)：1。作为本专利技术更进一步的改进，加入的三价铁盐为氯化铁或硫酸铁。作为本专利技术更进一步的改进，步骤4)中，所述的搅拌依次包括快速搅拌和慢速搅拌。作为本专利技术更进一步的改进，所述的快速搅拌转速150～250rpm，持续时间1～5min；慢速搅拌转速20～60rpm，持续时间10～40min。作为本专利技术更进一步的改进，步骤5)中，所述固液分离方式为沉淀、过滤或离心的一种或其组合。作为本专利技术更进一步的改进，所述的步骤5)之后还包括pH调节步骤，调节pH值至6.5～9.0。作为本专利技术更进一步的改进，所述步骤2)将步骤1)处理后的溶液调节pH至9～10。3.有益效果相比于现有技术，本专利技术的有益效果为：(1)本专利技术的去除水中六价硒的组合工艺，首先，采用基于紫外/亚硫酸盐产生水合电子，将六价硒高效地还原为四价硒，最高可达到99％的转化率；此步骤具有时间短、效率高的优点，通常只需要10～30分钟，相比于零价铁还原六价硒需要十几小时甚至几天的时间尺度，大幅缩减了处理时间。此外，利用三价铁盐和碱溶液进行混凝处理，将还原生成的四价硒进一步去除，混凝后残余的亚硫酸根通过低成本的去除方式转化无毒无害的硫酸根，最终出水总硒达到排放标准，亚硫酸根未检出，整个处理过程实现了总硒高效、彻底的去除。(2)本专利技术的去除水中六价硒的组合工艺，在高浓度其他离子，如硫酸根、氯离子等存在的条件下仍可高效工作。现有的吸附、离子交换等方法受共存离子的抑制影响极大，难以达到日益严格的排放标准，零价铁还原法属于非均相还原，而吸附是进行非均相还原的前提，故在高浓度硫酸根共存时处理速率极慢，去除率也受到抑制；因此本专利技术的方法采用亚硫酸盐/紫外体系产生水合电子与六价硒进行的反应属于均相反应，不存在竞争吸附的影响。并且，六价硒还原为四价硒后，四价硒与混凝阶段形成的铁氧化物形成牢固的内层配位，也不受到共存硫酸根的抑制影响，通过混凝进一步得到有效去除，从而达到总硒的排放标准。(3)本专利技术的去除水中六价硒的组合工艺，在紫外照本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种去除水中六价硒的组合工艺，其特征在于：包括以下步骤：1)向含六价硒的水中加入亚硫酸钠，混匀得到溶液；2)将步骤1)处理后的溶液调节pH值至8～11；3)将步骤2)处理后的溶液采用紫外线照射；4)向步骤3)处理后的溶液中加入三价铁盐和碱溶液并搅拌、混凝沉淀后进行固液分离，得到分离后溶液；5)向步骤3)中的分离后溶液中鼓入空气或氧气，或加入过氧化氢溶液搅拌。

【技术特征摘要】
1.一种去除水中六价硒的组合工艺，其特征在于：包括以下步骤：1)向含六价硒的水中加入亚硫酸钠，混匀得到溶液；2)将步骤1)处理后的溶液调节pH值至8～11；3)将步骤2)处理后的溶液采用紫外线照射；4)向步骤3)处理后的溶液中加入三价铁盐和碱溶液并搅拌、混凝沉淀后进行固液分离，得到分离后溶液；5)向步骤3)中的分离后溶液中鼓入空气或氧气，或加入过氧化氢溶液搅拌。2.根据权利要求1所述的去除水中六价硒的组合工艺，其特征在于：步骤3)中，紫外线照射时间20～40min。3.根据权利要求1或2所述的去除水中六价硒的组合工艺，其特征在于：步骤4)中，加入碱溶液后水中氢氧根与所加入的Fe(III)的摩尔比为(1～2.8)：1。4.根据权利要求3所述的去除水中六价硒的组合工艺，其特征在于：步骤4)中，所加三价铁盐后水中Fe(III)与六价硒的摩尔比为(5～30)：1。5.根据权利要求1或4所述的去除水中六价...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘丙才，单超，王兴，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32