高效去除含铬废水中六价铬离子的方法技术

本发明专利技术提供了一种高效去除含铬废水中六价铬离子的方法，在废水溶液中添加纳米半导体材料进行催化并对废水溶液进行电离辐射，利用电离辐射产生的还原能力强的氢自由基▪H和水合电子e

Method for efficiently removing six valence chromium ion in chromium containing waste water

The present invention provides a method for efficient removal of waste water containing six chromium ion, adding nano semiconductor materials in wastewater solution by catalytic and ionizing radiation on the wastewater solution, reducing capacity generated by ionizing radiation strong hydrogen radicals after H and hydrated electron e

【技术实现步骤摘要】
高效去除含铬废水中六价铬离子的方法
本专利技术涉及γ射线辐照技术应用领域，具体是一种高效去除含铬废水中六价铬离子的方法。
技术介绍
六价铬为吞入性毒物/吸入性毒物，皮肤接触可能导致敏感；更可能造成遗传性基因缺陷，吸入可能致癌，对环境有持久危险性。但这些是六价铬的特性，铬金属、三价或四价铬离子并不具有这些毒性。六价铬是很容易被人体吸收的，它可通过消化、呼吸道、皮肤及粘膜侵入人体。有报道，通过呼吸空气中含有不同浓度的铬酸酐时有不同程度的沙哑、鼻粘膜萎缩，严重时还可使鼻中隔穿孔和支气管扩张等，经消化道侵入时可引起呕吐、腹疼，经皮肤侵入时会产生皮炎和湿疹，危害最大的是长期或短期接触或吸入时有致癌危险。铬的毒性与其存在的价态有关，通常认为六价铬的毒性比三价铬高出100倍，六价铬更易为人体吸收而且在体内蓄积。我国已把六价铬规定为实施总量控制的指标之一，根据《污水综合排放标准》一级标准：总Cr浓度不得高于1.5mg/L，Cr（Ⅵ）浓度不得高于0.5mg/L，且不能用稀释法代替必要的处理；生活饮用水中铬含量不得超过0.05mg/L。铬的污染来源主要是冶金工业、金属表面处理、皮革鞣制、颜料、印染等行业。铬的化合物常见的价态有三价和六价，在水体中，Cr（Ⅵ）一般以CrO42-、Cr2O72-、HCrO4-三种阴离子形式存在，在一定条件下，三价铬和六价铬的化合物可以互相转化。三价铬的盐类可在中性或弱碱性溶液中水解，生成不溶于水的氢氧化铬而沉入水底。通常对于水中Cr(Ⅵ)的去除，通常先将Cr(Ⅵ)还原为毒性较低的Cr(Ⅲ)，再于中性或碱性条件下转化为Cr（OH）3沉淀，最终使其从溶液中分离出来。常规的还原Cr(Ⅵ)方法主要有光催化还原、电解法及化学还原法等，这些方法需要消耗一定的化学药剂，同时还存在二次污染等问题，因而受到一定的限制。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有技术的问题，提供了一种高效去除含铬废水中六价铬离子的方法，利用γ射线辐照方法处理含铬废水的基础上添加适量的纳米TiO2，使六价铬离子的去除率更高、处理效果更好，同时可以降低废水处理所需的辐照剂量。本专利技术使用的方法为：对废水溶液进行电离辐射，利用电离辐射产生的还原能力强的氢自由基▪H和水合电子eaq-，促进废水溶液中Cr（Ⅵ）还原成Cr(Ⅲ)，再于中性或碱性条件下使Cr(Ⅲ)转化为Cr（OH）3沉淀，最后使沉淀从废水溶液中分离出来。进一步改进，废水溶液进行电离辐射前，在废水溶液中添加纳米半导体材料进行催化。在废水中添加纳米TiO2催化Cr（Ⅵ）的还原去除，同时吸附固定溶液中的Cr（Ⅵ），能有效促进废水溶液中Cr（Ⅵ）的去除，提高反应速率，降低废水辐射处理所需的吸收剂量，降低成本。进一步改进，所述的纳米半导体材料为TiO2。二氧化钛本身具有高稳定性、高活性和高分散性、无毒性，广泛存在于环境中，加入一定量的二氧化钛对水环境不会带来二次污染。进一步改进，所述的TiO2为直径10nm固体粉末，添加量为1g/L。进一步改进，所述的电离辐射为γ射线辐照还原，γ射线由放射性核素60Co产生，剂量率为0.89kGy/h，辐照剂量为0-35.6kGy。本专利技术有益效果在于：利用电离辐射产生的还原能力强的氢自由基▪H和eaq-，促进废水中的Cr(Ⅵ)还原成Cr(Ⅲ)，在废水中添加纳米TiO2催化六价铬的还原，同时纳米TiO2有较大的比表面积，对六价铬具有一定的吸附固定作用，后续废水溶液只需过滤处理就能使废水中Cr（Ⅵ）的浓度达到国家规定的排放标准。二氧化钛本身具有高稳定性、高活性和高分散性、无毒性。几乎所有生物、岩石、水体、及土壤中本身都含有钛元素，加入一定量的二氧化钛对水环境不会带来二次污染。附图说明图1为浓度4mg/L的废水溶液进行电离辐射时，辐射剂量与剩余Cr（Ⅵ）的浓度和Cr（Ⅵ）去除率的关系。图2为浓度20mg/L的废水溶液进行电离辐射时，辐射剂量与剩余Cr（Ⅵ）的浓度和Cr（Ⅵ）去除率的关系。图3为浓度40mg/L的废水溶液进行电离辐射时，辐射剂量与剩余Cr（Ⅵ）的浓度和Cr（Ⅵ）去除率的关系。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明。实施例1：1、取20ml自行配置浓度为4mg/L的Cr（Ⅵ）水溶液，加入到装有直径1-3μm石英棉的耐辐照玻璃容器中，置于中心孔道进行辐照处理；2、取20ml自行配置浓度为4mg/L的Cr（Ⅵ）水溶液，加入到装有直径1-3μm石英棉的耐辐照玻璃容器中，加入0.02g直径为10nm的TiO2固体粉末，使其浓度为1g/L，震荡摇匀，使TiO2均匀吸附在石英棉丝表面，将玻璃容器置于中心孔道进行辐照处理。3、Cr（Ⅵ）水溶液经过60Co源提供的γ-射线辐照处理，剂量率为0.89kGy/h，辐照剂量为0、7.12、14.24、21.36、28.48kGy。4、将辐照完的溶液进行过滤处理，测定溶液中剩余Cr（Ⅵ）的浓度，并计算出Cr（Ⅵ）的去除率，如图1所示。在γ射线辐照的条件下，辐照剂量为7.12kGy时，溶液中分布有1g/L的TiO2实验组六价铬去除率为100%，而没有TiO2的空白对照组六价铬去除率为72%。实施例2：1、取20ml自行配置浓度为20mg/L的Cr（Ⅵ）水溶液，加入到装有直径1-3μm石英棉的耐辐照玻璃容器中，置于中心孔道进行辐照处理；2、取20ml自行配置浓度为20mg/L的Cr（Ⅵ）水溶液，加入到装有直径1-3μm石英棉的耐辐照玻璃容器中，加入0.02g直径为10nm的TiO2固体粉末，使其浓度为1g/L，震荡摇匀，使TiO2均匀吸附在石英棉丝表面，将玻璃容器置于中心孔道进行辐照处理。3、Cr（Ⅵ）水溶液经过60Co源提供的γ-射线辐照处理，剂量率为0.89kGy/h，辐照剂量为0、7.12、14.24、21.36、35.6kGy。4、将辐照完的溶液进行过滤处理，测定溶液中剩余Cr（Ⅵ）的浓度，并计算出Cr（Ⅵ）的去除率，如图2所示。在γ射线辐照的条件下，辐照剂量为14.24kGy时，溶液中分布有1g/L的TiO2实验组六价铬去除率为91%，而没有TiO2的空白对照组六价铬去除率为33%。实施例3：1、取20ml自行配置浓度为40mg/L的Cr（Ⅵ）水溶液，加入到装有直径1-3μm石英棉的耐辐照玻璃容器中，置于中心孔道进行辐照处理；2、取20ml自行配置浓度为40mg/L的Cr（Ⅵ）水溶液，加入到装有直径1-3μm石英棉的耐辐照玻璃容器中，加入0.02g直径为10nm的TiO2固体粉末，使其浓度为1g/L，震荡摇匀，使TiO2均匀吸附在石英棉丝表面，将玻璃容器置于中心孔道进行辐照处理。3、Cr（Ⅵ）水溶液经过60Co源提供的γ-射线辐照处理，剂量率为0.89kGy/h，辐照剂量为0、7.12、14.24、21.36、35.6kGy。4、将辐照完的溶液进行过滤处理，测定溶液中剩余Cr（Ⅵ）的浓度，并计算出Cr（Ⅵ）的去除率，如图3所示。在γ射线辐照的条件下，辐照剂量为35.6kGy时，溶液中分布有1g/L的TiO2实验组六价铬去除率为67.1%，而没有TiO2的空白对照组六价铬去除率为32%。本专利技术具体应用途径很多，以上所述仅是本专利技术的优选实施方式，应当指出，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术原本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高效去除含铬废水中六价铬离子的方法，其特征在于：在废水溶液中添加纳米半导体材料进行催化并对废水溶液进行电离辐射，利用电离辐射产生的还原能力强的氢自由基▪H和水合电子e

【技术特征摘要】
1.一种高效去除含铬废水中六价铬离子的方法，其特征在于：在废水溶液中添加纳米半导体材料进行催化并对废水溶液进行电离辐射，利用电离辐射产生的还原能力强的氢自由基▪H和水合电子eaq-，促进废水溶液中Cr（Ⅵ）还原成Cr(Ⅲ)，再于中性或碱性条件下使Cr(Ⅲ)转化为Cr（OH）3沉淀，最后使沉淀从废水溶液中分离出来。2.根据权利要求1所述的高效去除含铬废水中六价铬离子的方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：费雄辉，凌永生，贾文宝，单卿，黑大千，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32