水体除铊体系及其应用制造技术

本发明专利技术公开一种水体除铊体系，其包含亚铁离子试剂与过硫酸根试剂，亚铁离子试剂为可在水体电离出亚铁离子的物质，过硫酸根试剂为可在水体电离出过硫酸根的物质，投加在水体中的亚铁离子协同过硫酸根，通过形成羟基铁胶体吸附以及铊的氧化沉淀以去除水体中的一价铊。其除铊机理主要是羟基铁胶体对铊吸附以及铊的氧化沉淀，亚铁离子试剂与过硫酸根试剂在水体中构成Fe

Thallium removal system and its application

The invention discloses a thallium removal system for water body, which comprises ferrous ion reagent and persulfate reagent, ferrous ion reagent is a substance for ionizing ferrous ion in water body, persulfate reagent is a substance for ionizing persulfate in water body, and ferrous ion added in water body cooperates with persulfate to form hydroxyl group. Iron colloid adsorption and thallium oxidation precipitation are used to remove the thallium in water. The mechanism of thallium removal is mainly the adsorption of thallium by hydroxyl iron colloid and the oxidation and precipitation of thallium. Ferrous ion reagent and persulfate reagent form Fe in water.

【技术实现步骤摘要】
水体除铊体系及其应用
本专利技术属于污水处理
，涉及含铊污水的处理，具体涉及一种水体除铊体系，以及其在铊污染治理工程中的应用。
技术介绍
近年来，重金属的污染日益加重，铊(Tl)作为一种有毒有害重金属，其对生态环境的影响日益彰显。铊主要以Tl(I)和Tl(III)两种形式存在于环境中，其在自然界土壤中分布不均匀，但是由于人类的工业活动和开采矿山作业，造成了铊的富集过程中含铊废水进入自然界，铊对人类生活、生产及自然环境都造成了极大的危害。水体铊污染对生态环境和人民群众健康已经产生影响。含铊废水流经到自然环境中，由于水体动物无法将将其降解便经过食物链不断的在体内积累，一旦超过生物体承受的限度，会造成一系列严重的生态健康问题。根据铊的摄入量不同，铊可造成人体的急性铊中毒和慢性铊中毒。急性铊中毒的主要症状为脱发和神经系统症状、并造成肝、肾、心脏等器官的严重损伤。慢性铊中毒会造成神经系统损害、毛发脱落、视力下降，并可能导致畸形和突变性。据研究，人食用含铊量超过0.3×10-6(μg/ml)的植物可引发人体慢性铊中毒。此外，铊污染的水体或土壤，还会导致农作物减产。因此，铊污染的防治和治理已经成为当下迫切需要解决的问题。
技术实现思路
水体中铊的常用处理方法包括物理与化学去除法。利用物理作用，使水体中的悬浮的污染物分离，而且在处理过程中物质的化学性质不发生改变，此方法则是物理方式。物理法主要分为蒸发浓缩法、晶析法、膜分离法。将化学药剂投加到含铊废水中，废水中的污染物通过化学反应将其改变成无毒无害的物质，使其易于从废水中分离的处理工艺属于化学法。化学法除铊主要包括化学沉淀法和氧化还原法。需要指出的是，这些物理化学方法虽然能在某种程度上能去除一定量的重金属，但普遍有成本高、处理效果不够理想，甚至造成二次污染等问题。本专利技术针对现有化学法除铊的技术缺陷，提供一种水体除铊体系。这种水体除铊体系具有优良的除铊效能，可广泛地应用于各种含铊废水的处理。具体地，所述水体除铊体系，其包含亚铁离子试剂与过硫酸根试剂，所述亚铁离子试剂为可在水体电离出亚铁离子的物质，所述过硫酸根试剂为可在水体电离出过硫酸根的物质，投加在水体中的亚铁离子协同过硫酸根，通过形成羟基铁胶体吸附以及铊的氧化沉淀以去除水体中的一价铊。所述的亚铁离子试剂，在本专利技术应具有最广泛的概念与含义，其为在水体中可电离出亚铁离子的物质。这里的“物质”指的是在水体中可电离出亚铁离子的化合物、络合物或是其任何比例的混合体，包括但不限于无机盐(或称为无机物)或是有机物。另外，这里的“水体”指的是可供亚铁离子试剂产生亚铁离子的电离环境，优选为，自然界的水环境或是工业产生的待处理的水环境。同理，所述的过硫酸根试剂，在本专利技术应具有最广泛的概念与含义，其为在水体中可电离出过硫酸根的物质。作为本专利技术技术方案的优选实施方式之一，所述过硫酸根试剂选用过硫酸、可在水体电离出过硫酸根的无机盐；所述亚铁离子试剂选用可在水体电离出亚铁离子的无机盐。进一步优选地，所述过硫酸根试剂选用过硫酸、过硫酸钠、过硫酸钾、过硫酸铵；所述亚铁离子根试剂选用硫酸亚铁、硝酸亚铁、氯化亚铁。所述的过硫酸根试剂，其主要作用是将Tl(I)氧化成Tl(III)，使得Tl(III)在碱性(OH-环境)条件下，生成氢氧化物沉降下来。同时，过硫酸根试剂还可以将亚铁离子(Fe2+)氧化成铁离子(Fe3+)，铁离子(Fe3+)具有一定的絮凝作用，可以加速铊的沉降。所述亚铁离子试剂与过硫酸根试剂的投加量，对除铊效能具有直接的影响。作为本专利技术技术方案的优选实施方式之一，所述亚铁离子试剂与过硫酸根试剂在含一价铊的水体中的投加量，以亚铁离子和过硫酸根计，亚铁离子与过硫酸根的摩尔比不低于0.1:1。进一步优选地，所述亚铁离子与过硫酸根的摩尔比不低于0.2:1。所述水体除铊体系，对待处理的含铊废水具有宽泛的适用范围。根据本专利技术的研究得知，反应pH对除铊效能影响不大，但混凝pH显著影响除铊效能。优选地，所述亚铁离子试剂与过硫酸根试剂在含一价铊的水体中的混凝pH调节范围为7-12。另一方面，本专利技术还给出所述水体除铊体系去除水体中一价铊的应用。基于本专利技术的研究，所述水体除铊体系除铊的主要机理是羟基铁胶体对铊吸附以及铊的氧化沉淀。作为所述应用的优选条件之一，向含一价铊的水体中投加亚铁离子试剂，待亚铁离子试剂溶解后再加入过硫酸根试剂，无需调节亚铁离子试剂与过硫酸根试剂的反应pH。通过探知pH对除铊效能的影响发现，混凝pH显著影响除铊效能，所述水体除铊体系的混凝pH呈碱性时，除铊效能优良。通过探知亚铁离子试剂与过硫酸根试剂的投加量对除铊效能的影响发现，所述亚铁离子试剂与过硫酸根试剂在含一价铊的水体中的投加量，以亚铁离子和过硫酸根计，亚铁离子与过硫酸根的摩尔比为1:1。本专利技术所述水体除铊体系至少具有下述的有益效果或优点：本专利技术提供的水体除铊体系，其包含亚铁离子试剂与过硫酸根试剂，亚铁离子试剂供给亚铁离子，过硫酸根试剂供给过硫酸根，投加在水体中的亚铁离子协同过硫酸根，通过形成羟基铁胶体吸附以及铊的氧化沉淀以去除水体中的一价铊。其除铊机理主要是羟基铁胶体对铊吸附以及铊的氧化沉淀，亚铁离子试剂与过硫酸根试剂在水体中构成Fe2+-S2O82-体系，过硫酸根将水体中的一价铊氧化成三价铊，三价铊通过生成氢氧化物沉降下来。此外，亚铁离子在常温下被氧化成铁离子(Fe3+)，铁离子具有一定的絮凝作用，可以加速铊的沉降。本专利技术还探知了Fe2+-S2O82-体系在不同的S2O82-投加量、Fe2+与S2O82-摩尔比、反应pH、混凝pH、离子强度、共存有机物、初始铊浓度等因素的除铊效能。本专利技术克服了现有化学法除铊的技术缺陷，这种水体除铊体系具有优良的除铊效能，可广泛地应用于各种含铊废水的处理。附图说明图1是过硫酸钠投加量对除铊效果影响曲线图。图2是Fe2+与Na2S2O8的物质的量比对除铊效果影响曲线图。图3是初始铊浓度对除铊效果影响曲线图。图4是反应pH对除铊效果影响曲线图。图5是离子浓度对除铊效果影响图。图6是共存物对除铊效果影响图。图7是混凝pH对除铊效果影响曲线图。图8是不同铊浓度反应后材料SEM图，其中，图8a的铊浓度为零，放大10000倍；图8b的铊浓度为零，放大20000倍；图8c的铊浓度为50μM，放大10000倍；图8d的铊浓度为50μM，放大20000倍；图8e的铊浓度为200mg/L，放大10000倍；图8f的铊浓度为200mg/L，放大20000倍。图9是不同铊浓度反应后材料FT-IR光谱图。图10是不同铊浓度反应后材料XPS分析的Fe2p谱图。图11是不同铊浓度反应后材料XPS分析全谱图。图12是不同铊浓度反应后材料XPS分析的Tl4f谱图。具体实施方式以下将结合实施例对本专利技术做进一步详细阐述。本实施例通过烧杯批式实验，研究了亚铁(Fe2+)协同过硫酸根(S2O82-)去除废水中一价铊的效能与机理，分别考察了Fe2+-S2O82-体系在不同的S2O82-投加量、Fe2+与S2O82-摩尔比、反应pH、混凝pH、离子强度、共存有机物、初始铊浓度等因素的除铊效能。1、实验仪器和试剂仪器：HJ-6B数显恒温测速磁力加热搅拌器，电子天平，PHB-3笔式pH计，T本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.水体除铊体系，其特征在于，包含亚铁离子试剂与过硫酸根试剂，所述亚铁离子试剂为可在水体电离出亚铁离子的物质，所述过硫酸根试剂为可在水体电离出过硫酸根的物质，投加在水体中的亚铁离子协同过硫酸根，通过形成羟基铁胶体吸附以及铊的氧化沉淀以去除水体中的一价铊。

【技术特征摘要】
1.水体除铊体系，其特征在于，包含亚铁离子试剂与过硫酸根试剂，所述亚铁离子试剂为可在水体电离出亚铁离子的物质，所述过硫酸根试剂为可在水体电离出过硫酸根的物质，投加在水体中的亚铁离子协同过硫酸根，通过形成羟基铁胶体吸附以及铊的氧化沉淀以去除水体中的一价铊。2.根据权利要求1所述的水体除铊体系，其特征在于，所述过硫酸根试剂选用过硫酸、可在水体电离出过硫酸根的无机盐；所述亚铁离子根试剂选用可在水体电离出亚铁离子的无机盐。3.根据权利要求2所述的水体除铊体系，其特征在于，所述过硫酸根试剂选用过硫酸、过硫酸钠、过硫酸钾、过硫酸铵；所述亚铁离子根试剂选用硫酸亚铁、硝酸亚铁、氯化亚铁。4.根据权利要求1所述的水体除铊体系，其特征在于，所述亚铁离子试剂与过硫酸根试剂在含一价铊的水体中的投加量，以亚铁离子和过硫酸根计，亚铁离子与过硫...

【专利技术属性】
技术研发人员：龙建友，李珂珂，李伙生，肖唐付，张高生，
申请(专利权)人：广州大学，
类型：发明
国别省市：广东,44