一种提高零价铁粒和铁片与重金属离子反应速度的方法技术

本发明专利技术是一种提高零价铁粒和铁片与重金属离子反应速度的方法，包括有如下步骤：1)将0.5

【技术实现步骤摘要】
一种提高零价铁粒和铁片与重金属离子反应速度的方法


[0001]本专利技术是一种去除废液中重金属的方法，特别是一种提高零价铁粒和铁片与重金属离子反应速度的方法，属于一种提高零价铁粒和铁片与重金属离子反应速度的方法的创新技术。

技术介绍

[0002]随着社会经济的发展，越来越多的重金属被排入环境中，最终通过食品和水进入人体，严重影响人体的健康。
[0003]目前，从废水中去除重金属元素的传统方法主要有：化学沉淀法、离子交换法、共絮凝法、浮沫浮选法、膜过滤法、电化学处理法、溶液萃取法、电解法、化学氧化法、反渗透法等。其中,化学沉淀法由于工艺简单，投资成本低，用料经济，基本能从废水中去除所有重金属元素，废水处理量大，因而是处理含有高浓度重金属元素工业废水的主要方法；而以上其他的方法或因成本高,或因处理规模不够，或因处理速度不高等其它的缺点而不宜用来处理含有高浓度重金属元素的大量工业废水。
[0004]化学沉淀法是用化学沉淀剂与重金属离子反应生成重金属氧化物、或重金属硫化物、或重金属络合物等沉淀物，再用过滤或者浮选等方法将大部分沉淀物分离出来,但有细小沉淀物仍然留在废水中。因而，化学沉淀法处理重金属废水除了不能完全处理干净以外，化学试剂等仍然需要成本，由于沉淀物沉淀时间长导致处理效率低，且其处理方法工序还是挺复杂的。
[0005]目前有人利用零价铁(Fe0)的纳米颗粒去除废水中重金属的方法，大大简化了去除废水中重金属的工序，降低了成本，去除率更高。其原理就是利用Fe0与重金属离子反应，生成Fe
2+
/Fe
3+
和重金属氧化物或者氢氧化物的磁性共沉淀物。但由于纳米Fe0颗粒表面容易氧化形成铁氧化物而阻碍电子迁移到纳米Fe0颗粒表面与重金属反应，同时纳米Fe0颗粒容易团聚且回收性能差等缺点，因而零价铁(Fe0)的纳米颗粒的应用受到阻碍。后来有人采用回收性能好的毫米级的铁粒去除模拟废水中的Cr
6+
，在搅拌的情况下可以获得了如下好的结果：以360rpm的搅拌速率在80分钟内将废液中含量为2mg/L的Cr
6+
溶中的Cr
6+
降至排放标准。此方法采用毫米级的铁粒保证了铁粒的回收。虽然因其比表面积比纳米Fe0颗粒小了几个数量级，Fe0还原Cr
6+
的活性位点大大减少，但上述工作中去除Cr
6+
的效率仍和纳米Fe0颗粒去除Cr
6+
的效率相当。原因是搅拌Cr
6+
的废水大大提高了Fe0颗粒去除Cr
6+
的效率。上述在搅拌的情况下能提高毫米尺寸的Fe0颗粒去除重金属Cr
6+
速率的原理如下:由于搅拌时借助扰动“表面铁氧化物/溶液”界面处的双电荷层和溶液中离子，扰动的电荷产生感生电磁场，感生电磁场对被表面铁氧化物阻碍在Fe0内的电子产生洛伦磁力。这个力增大了上述电子越过表面铁氧化物的概率，使其更容易迁移到Fe0颗粒溶液边界表面与Cr
6+
反应。故搅拌增加了电子还原Cr
6+
成三价铬氧化物的效率，即提高了Fe0去除重金属Cr
6+
的速率。但这样的方法获得的Fe0去除重金属Cr
6+
速率仍然不能满足应用的要求，处理一次后表面铁氧化物和沉积的反应产物使得Fe0去除重金属Cr
6+
速率大大降低。故需要每使用一次后捞出铁粒，用酸
将其表面的氧化物与沉积物洗掉。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于考虑上述问题而提供一种提高零价铁粒和铁片与重金属离子反应速度的方法。本专利技术方法能一次就可以将工业废水中的重金属从废水中去除。
[0007]本专利技术的技术方案是：本专利技术的一种提高零价铁粒和铁片与重金属离子反应速度的方法，包括有如下步骤：
[0008]1)将0.5
‑
50mmol/L的钠盐加入到待处理的重金属废液中；
[0009]2)按照质量含量为5g
‑
50g/L称取铁粒或者铁片，将铁粒或者铁片投入硫酸(H2SO4)或盐酸(HCl)溶液中浸泡后倒出酸溶液，立即将铁粒或者铁片投入到步骤1)加钠盐后的重金属废液中；若为铁片则将铁片面对搅拌器弯成圆弧，在搅拌器接触不到的地方固定铁片，要保证有由搅拌引起的废液与铁片之间的相对速度。
[0010]3)搅拌步骤2)处理后的废液，至废液中重金属含量不再变化为止。
[0011]本专利技术基本上一次处理就能将工业排放水平的重金属污水处理到排放标准。本专利技术方法能大大提高毫米级尺寸以上铁粒或者铁片处理工业废水性能，本专利技术方法能一次就可以将工业废水中的重金属从废水中去除。而铁粒或者铁片连续使用20次，中间无需酸洗也可以。这样大大降低了处理重金属废水的成本。另外，本专利技术可使用尺寸是米级的铁片，米级铁片的使用最大限度保证了铁片的回收和操作的简单性，以及避免了废水被铁的二次污染。总之，本专利技术保证了零价铁从研究到真正应用的实现。因此本专利技术方法具有显著的创新和应用价值。
附图说明
[0012]图1为本专利技术的原理图：(a)阳离子，(b)阴离子在搅拌时对铁粒内电子运动的影响。图1中iron turning表示铁粒，e
‑
表示电子，rotation direction是溶液被搅拌后的运动方向。是表示正电荷，表示负电荷，v表示电子的运动速度，F表示铁粒中电子的所受的洛伦磁力，
“×”
表示垂直纸面向里的方向，
“●”
表示垂直纸面向外的方向。
[0013]图2为搅拌速度为350rpm时用平均尺寸为1mm
×
1mm
×
1mm的铁颗粒去除浓度为2mg/L的Cr
6+
废水中的Cr
6+
时加0.5mmol/L的CNa与不加CNa的去除率与时间关系图对比。
[0014]图3为搅拌速度为500rpm时用1m
×
1m
×
1mm的铁片去除浓度为2mg/L的Ni
2+
废水中的Ni
2+
时加50mmol/L的NaCl与不加NaCl时的去除率与时间关系图对比。
[0015]图4是搅拌速度为500rpm时用0.15m
×
0.21m
×
～5.0mm的铁粒去除浓度为2mg/L的Co
2+
废水中的Co
2+
时加25mmol/L的NaNO3与不加NaNO3时的去除率与时间关系图对比。
[0016]图5是搅拌速度为350rpm时用1mm
×
0.5m
×
0.6m的铁片去除浓度为2mg/L的Zn
2+
废水中的Zn
2+
时加10mmol/L的Na2SO4与不加Na2SO4时的去除率与时间关系图对比。
[0017]图6为搅拌速度为50rpm本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提高零价铁粒和铁片与重金属离子反应速度的方法，其特征在于包括有如下步骤：1)将0.5
‑
50mmol/L的钠盐加入到待处理的重金属废液中；2)按照质量含量为5
‑
50g/L称取铁粒或者铁片，将铁粒或者铁片投入硫酸(H2SO4)或盐酸(HCl)溶液中浸泡后倒出酸溶液，立即将铁粒或者铁片投入到步骤1)加钠盐后的重金属废液中；3)搅拌步骤2)处理后的废液，至废液中重金属含量不再变化为止。2.根据权利要求1所述的提高零价铁粒和铁片与重金属离子反应速度的方法，其特征在于上述步骤1)中，钠盐为CH3COONa、NaCl、NaNO3、Na2SO4中任一种。3.根据权利要求1所述的提高零价铁粒和铁片与重金属离子反应速度的方法，其特征在于上述步骤1)中，重金属废液包含以下单种或者多种重金属离子：Cr
6+
,Ni
2+
、Co
2+
、Zn
2+
、Cd
3+
、Pb
2+
、Cu
2+
、Se
4+
、Te
4+
、Mn
2+
、Sn
2+
。4.根据权利要求1所述的提高零价铁粒和铁片与重金属离子反应速度的方法，其特征在于上述步骤2)中，称取各维度平均尺寸大小在0.5mm
‑
1m范围的铁粒或者铁片。5.根据权利要求1所述的提高零价铁粒和铁片与重金属离子反应速度的方法，其特征在于上述步骤3)中，若为铁片，则将铁片面...

【专利技术属性】
技术研发人员：何琴玉，李灿辉，何俊峰，梁煜珩，
申请(专利权)人：华南师范大学，
类型：发明
国别省市：