一种晶种诱导处理含三价砷废水的方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种晶种诱导处理含三价砷废水的方法及其应用，其方法包括，向含三价砷的待处理废水中加入锌铁类水滑石晶种，并同时缓慢滴加氢氧化钠溶液与含有Fe

【技术实现步骤摘要】
一种晶种诱导处理含三价砷废水的方法及其应用


[0001]本专利技术涉及污水处理
，更具体地，涉及一种晶种诱导处理含三价砷废水的方法及其应用。

技术介绍

[0002]砷是一种有毒类金属元素，其含量在地壳丰度元素中排第20名，海水中排第14名，人体内排第12名。砷一旦进入环境将发生化学或生物转化，以不同形态通过水体和土壤等介质对生态环境和人类健康产生持续影响；砷进入人体后，会引起急性或慢性中毒，影响人体的防御系统，促使生物体致突变，并有可能导致生物体肾衰竭而死亡。含砷废水中主要以As
3+
(亚砷酸盐)和As
5+
(砷酸盐)的形式存在，且As
3+
比As
5+
具有更高的毒性、溶解性和移动性，极难处理。
[0003]现有技术中，吸附法和离子交换法主要用于处理低浓度含三价砷废水，处理成本高，工业上很少应用；而化学沉淀法处理后的废水中污泥体积大，造成二次污染；矿物法相对于其他方法而言得到的产物一般具有更好的长期稳定性，因而对砷具有更好的固定作用。
[0004]具体而言，在现行的处理方法中，将金属阳离子混合溶液与氢氧化钠同时滴加到三价砷废水中，实现在废水处理过程中调控类水滑石矿物形成，使砷转移到矿物中；而废水处理后沉淀物的固液分离取决于沉淀物的形状、粒径与密度等。因此，在处理过程中控制成核和晶体长大等过程十分重要。
[0005]晶种诱导法能通过晶种催化作用来调控矿物的形成过程，可以达到缩短晶化时间，调控晶体生长、避免初级成核从而达到含砷污泥减量的目的。
[0006]公开号为CN201910464225.5的中国专利技术专利申请公开了一种使用Zn
2+
与Fe
2+
作为金属离子与氢氧化钠同时滴加到三价砷溶液中，调控类水滑石的形成；该方法能够很好的实现对三价砷的固定化与稳定化，但是形成的类水滑石沉降性能较差，产物呈现为蓬松的絮状，体积大。
[0007]综上所述，有效实现废水中三价砷的去除与直接稳定化，同时实现含砷污泥的减量，是本领域亟待解决的关键技术问题。
[0008]鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0009]针对现有技术所存在的不足，本专利技术提供了一种晶种诱导处理含三价砷废水的方法及其应用。
[0010]为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：
[0011]一种晶种诱导处理含三价砷废水的方法，包括：
[0012]向含三价砷的待处理废水中加入锌铁类水滑石晶种，并同时缓慢滴加氢氧化钠溶液与含有Fe
2+
和Zn
2+
的混合金属盐溶液，搅拌反应并控制反应体系的pH大于7且恒定不变，
直至反应结束，静置后固液分离，即可。
[0013]在上述技术方案中，对应于1L含三价砷的待处理废水，所述锌铁类水滑石晶种的加入量为2.5
‑
3.0g。
[0014]具体地，在上述技术方案中，晶种的投加可以为晶体的成核与生长提供更多的表面，晶种投加量过大时会抑制晶体的生长。
[0015]在上述技术方案中，所述混合金属盐溶液的滴加量为Fe
2+
与待处理废水中As
3+
的摩尔比为0.5
‑
3∶1。
[0016]在本专利技术的一个优选实施方式中，所述混合金属盐溶液的滴加量为Fe
2+
与待处理废水中As
3+
的摩尔比为1
‑
2∶1。
[0017]进一步地，在上述技术方案中，所述混合金属盐溶液中Zn
2+
和Fe
2+
的摩尔比为1
‑
5∶1。
[0018]在本专利技术的一个优选实施方式中，所述混合金属盐溶液中Zn
2+
和Fe
2+
的摩尔比为1
‑
2∶1。
[0019]又进一步地，在上述技术方案中，所述氢氧化钠溶液的滴加量为控制反应体系的pH为7
‑
11。
[0020]具体地，在本专利技术的一个优选实施方式中，所述氢氧化钠溶液的滴加量为控制反应体系的pH为10
‑
11。
[0021]具体地，在上述技术方案中，反应体系的pH会直接影响金属离子在水溶液中的存在形态和锌铁类水滑石(LDH)的形成；由于Zn
2+
和Fe
2+
与NaOH反应生成氢氧化物沉淀的pH分别为6.0
‑
7.0和7.0
‑
8.0，金属离子的沉淀率影响As的去除率与稳定性，且pH过低或者过高均会影响LDH的形成。
[0022]又进一步地，在上述技术方案中，所述混合金属盐溶液的滴加速率为0.2
‑
3mL/min。
[0023]在本专利技术的一个优选实施方式中，所述混合金属盐溶液的滴加速率为0.2
‑
0.5mL/min。
[0024]具体地，在上述技术方案中，由于在沉淀过程中所得到的金属沉淀物的溶解度非常低，容易使得溶液中的过饱和度过高，从而使得初级沉淀通过均相成核形成；通过控制混合金属盐溶液的滴加速率可以有效的控制溶液中的过饱和度；低的滴加速率有利于提高污泥沉降效果，滴加速率过快时，产生的过饱和度较高，容易发生均相成核。总之，引入晶种和降低其滴加速率可以降低过饱和度，促进异相初级成核和/或二次成核。
[0025]详细地，在本专利技术的具体实施方式中，所述待处理废水中三价砷的浓度为75
‑
150mg/L。
[0026]本专利技术另一方面还提供了上述晶种诱导处理含三价砷废水的方法在含三价砷废水处理中的应用。
[0027]本专利技术与现有技术相比，具有以下优点：
[0028](1)本专利技术所提供的晶种诱导处理含三价砷废水的方法可得到具有层状结构的类水滑石，从而实现高效处理废水中的三价砷并同时形成高度稳定含砷沉淀的目的，砷毒性浸出浓度明显低于现有沉淀法中所得到的含砷沉淀物，实际应用效果优异；
[0029](2)本专利技术所提供的晶种诱导处理含三价砷废水的方法形成的类水滑石含砷污泥
的污泥体积减少了97.37％，大幅减少了后续处理的成本。
附图说明
[0030]图1为本专利技术实施例1中不同晶种投加量条件下处理浓度为100mg/L三价砷废水的出水砷浓度和固体产物的砷毒性浸出浓度的对比图；
[0031]图2为本专利技术实施例1中不同晶种投加量条件下处理浓度为100mg/L三价砷废水的LDH含砷污泥沉降比图；
[0032]图3为本专利技术实施例1中在未投加晶种和投加2.5g/L晶种条件下所得到的固体样品的XRD对比图；
[0033]图4为本专利技术实施例1中在未投加晶种(a)和投加2.5g/L晶种(b)条件下所得到的固体样品的粒径分布对比图；
[0034]图5为本专利技术实施例2中不同pH值条件下处理浓度本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种晶种诱导处理含三价砷废水的方法，其特征在于，包括：向含三价砷的待处理废水中加入锌铁类水滑石晶种，并同时缓慢滴加氢氧化钠溶液与含有Fe
2+
和Zn
2+
的混合金属盐溶液，搅拌反应并控制反应体系的pH大于7且恒定不变，直至反应结束，静置后固液分离，即可。2.根据权利要求1所述的晶种诱导处理含三价砷废水的方法，其特征在于，对应于1L含三价砷的待处理废水，所述锌铁类水滑石晶种的加入量为2.5
‑
3.0g。3.根据权利要求1所述的晶种诱导处理含三价砷废水的方法，其特征在于，所述混合金属盐溶液的滴加量为Fe
2+
与待处理废水中As
3+
的摩尔比为0.5
‑
3：1，优选为1
‑
2∶1。4.根据权利要求1或3所述的晶种诱导处理含三价砷废水的方法，其特征在于，所述混合金属盐溶液中Zn
2+
和Fe
2+
的摩尔比为1
‑
5∶1，优选为1
...

【专利技术属性】
技术研发人员：李青竹，周泽艳，王庆伟，柴立元，林璋，杨志辉，杨卫春，肖睿洋，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：