公布日：2024.04.19
申請(qǐng)日：2024.01.29
分類號(hào)：C02F9/00(2023.01)I;C02F1/48(2023.01)N;C02F1/72(2023.01)N;C02F1/30(2023.01)N;C02F1/52(2023.01)N;C02F101/20(2006.01)N;C02F101/30(2006.01)N
摘要
本發(fā)明提出了一種高效快速處理含鉈污水的磁混凝處理系統(tǒng)及處理方法，包括：氧化處理單元，利用磁性材料和過硫酸鈉對(duì)含鉈污水進(jìn)行氧化處理；磁混凝單元，通過加入化學(xué)混凝劑對(duì)含鉈污水進(jìn)行磁混凝處理；微波消解單元，通過微波消解儀對(duì)磁混凝物質(zhì)進(jìn)行微波消解；磁分離單元，對(duì)混凝物質(zhì)中的磁性材料進(jìn)行回收，借此，本發(fā)明以rGO-Fe3O4@TiO2磁性納米材料和PS作為應(yīng)急處理藥劑，通過磁混凝技術(shù)可充分發(fā)揮磁性材料和混凝的協(xié)同強(qiáng)化作用，能夠有效應(yīng)對(duì)鉈污染問題并兼具有機(jī)污染物降解效能，不僅具有鉈去除率高和穩(wěn)定性高的優(yōu)點(diǎn)，并且在促進(jìn)了溶解性物質(zhì)的去除，絮體更加致密，化學(xué)污泥量少的同時(shí)，還具有磁種的回收率高，殘留金屬離子少、能耗低的優(yōu)點(diǎn)。
權(quán)利要求書
1.一種高效快速處理含鉈污水的磁混凝處理方法，其特征在于，包括如下步驟：步驟1、將磁性材料和過硫酸鈉加入含鉈污水中混合均勻，得到混合液A；步驟2、將化學(xué)混凝劑加入混合液A中進(jìn)行磁混凝反應(yīng)，得到混合液B；步驟3、將混合液B進(jìn)行固液分離得到磁混凝物質(zhì)，并將磁性材料進(jìn)行回收。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效快速處理含鉈污水的磁混凝處理方法，其特征在于，所述步驟1中磁性材料包括rGO-Fe3O4@TiO2，磁性材料的濃度為0.05-0.2g/L；所述步驟1中過硫酸酸鈉的投加量為15mM。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效快速處理含鉈污水的磁混凝處理方法，其特征在于，所述rGO-Fe3O4@TiO2的制備方法包括：步驟10、使用Hummers法合成氧化石墨烯納米片；步驟11、通過共沉淀方法制備還原氧化石墨烯納米片和四氧化三鐵復(fù)合材料，氧化石墨烯納米片和四氧化三鐵復(fù)合材料的摩爾比為2:1，在劇烈攪拌條件下緩慢滴加氨水，形成rGO-Fe3O4復(fù)合材料；步驟12、將rGO-Fe3O4復(fù)合材料分散于無水乙醇中，加入氨水后攪拌均勻，制得rGO-Fe3O4分散溶液，將TBOT在攪拌下溶于無水乙醇中，制備出TiO2前驅(qū)體；步驟13、將TiO2前驅(qū)體緩慢滴加溶于rGO-Fe3O4分散溶液中，通過磁性分離取出固體顆粒，洗滌后真空干燥，即得到rGO-Fe3O4@TiO2。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效快速處理含鉈污水的磁混凝處理方法，其特征在于，所述步驟2中化學(xué)混凝劑包括硫酸鋁，硫酸鋁的濃度為20-80mg/L。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效快速處理含鉈污水的磁混凝處理方法，其特征在于，所述步驟3中將混合液B進(jìn)行固液分離前還會(huì)對(duì)混合液B進(jìn)行PH調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)的方法為，加入0.01mol/L的NaOH溶液調(diào)節(jié)，使混合液B的pH調(diào)整至10。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效快速處理含鉈污水的磁混凝處理方法，其特征在于，所述步驟1中混合均勻的方法為，于水浴振蕩器中以160r/min的轉(zhuǎn)速反應(yīng)5h。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的高效快速處理含鉈污水的磁混凝處理方法，其特征在于，所述步驟3中將混合液B進(jìn)行固液分離得到的磁混凝物質(zhì)進(jìn)行超聲處理，超聲處理的溫度為25℃，超聲處理的時(shí)間為15min，超聲處理后使用超純水洗滌3-5次，洗滌后進(jìn)行微波消解，微波消解的時(shí)間為30min。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的高效快速處理含鉈污水的磁混凝處理方法，其特征在于，所述步驟3中將磁性材料進(jìn)行回收的方法為，使用超純水洗滌磁性材料2-3次，冷凍干燥后放入超純水中，得到清洗液，在攪拌過程中使用蠕動(dòng)泵以1ml/min的速度將清洗液通入空心玻璃管內(nèi)，空心玻璃管的外部附有磁鐵，收集附著在空心玻璃管的磁性材料，并進(jìn)行干燥。
9.一種高效快速處理含鉈污水的磁混凝處理系統(tǒng)，采用如權(quán)利要求8所述的高效快速處理含鉈污水的磁混凝處理方法，其特征在于，包括：氧化處理單元，利用磁性材料和過硫酸鈉對(duì)含鉈污水進(jìn)行氧化處理；磁混凝單元，通過加入化學(xué)混凝劑對(duì)含鉈污水進(jìn)行磁混凝處理；微波消解單元，通過微波消解儀對(duì)磁混凝物質(zhì)進(jìn)行微波消解；磁分離單元，對(duì)混凝物質(zhì)中的磁性材料進(jìn)行回收。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出一種高效快速處理含鉈污水的磁混凝處理系統(tǒng)及處理方法，能夠有效應(yīng)對(duì)鉈污染問題并兼具有機(jī)污染物降解效能。
本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種高效快速處理含鉈污水的磁混凝處理方法，包括如下步驟：步驟1、將磁性材料和過硫酸鈉加入含鉈污水中混合均勻，得到混合液A；步驟2、將化學(xué)混凝劑加入混合液A中進(jìn)行磁混凝反應(yīng)，得到混合液B；步驟3、將混合液B進(jìn)行固液分離得到磁混凝物質(zhì)，并將磁性材料進(jìn)行回收。
作為一種優(yōu)選的實(shí)施方式，步驟1中磁性材料包括rGO-Fe3O4@TiO2，磁性材料的濃度為0.05-0.2g/L；所述步驟1中過硫酸酸鈉的投加量為15mM。
作為一種優(yōu)選的實(shí)施方式，rGO-Fe3O4@TiO2的制備方法包括：步驟10、使用Hummers法合成氧化石墨烯納米片；步驟11、通過共沉淀方法制備還原氧化石墨烯納米片和四氧化三鐵復(fù)合材料，氧化石墨烯納米片和四氧化三鐵復(fù)合材料的摩爾比為2:1，在劇烈攪拌條件下緩慢滴加氨水，形成rGO-Fe3O4復(fù)合材料；步驟12、將rGO-Fe3O4復(fù)合材料分散于無水乙醇中，加入氨水后攪拌均勻，制得rGO-Fe3O4分散溶液，將TBOT在攪拌下溶于無水乙醇中，制備出TiO2前驅(qū)體；步驟13、將TiO2前驅(qū)體緩慢滴加溶于rGO-Fe3O4分散溶液中，通過磁性分離取出固體顆粒，洗滌后真空干燥，即得到rGO-Fe3O4@TiO2。
作為一種優(yōu)選的實(shí)施方式，步驟2中化學(xué)混凝劑包括硫酸鋁，硫酸鋁的濃度為20-80mg/L。
作為一種優(yōu)選的實(shí)施方式，步驟3中將混合液B進(jìn)行固液分離前還會(huì)對(duì)混合液B進(jìn)行PH調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)的方法為，加入0.01mol/L的NaOH溶液調(diào)節(jié)，使混合液B的pH調(diào)整至10。
作為一種優(yōu)選的實(shí)施方式，步驟1中混合均勻的方法為，于水浴振蕩器中以160r/min的轉(zhuǎn)速反應(yīng)5h。
作為一種優(yōu)選的實(shí)施方式，步驟3中將混合液B進(jìn)行固液分離得到的磁混凝物質(zhì)進(jìn)行超聲處理，超聲處理的溫度為25℃，超聲處理的時(shí)間為15min，超聲處理后使用超純水洗滌3-5次，洗滌后進(jìn)行微波消解，微波消解的時(shí)間為30min。
作為一種優(yōu)選的實(shí)施方式，步驟3中將磁性材料進(jìn)行回收的方法為，使用超純水洗滌磁性材料2-3次，冷凍干燥后放入超純水中，得到清洗液，在攪拌過程中使用蠕動(dòng)泵以1ml/min的速度將清洗液通入空心玻璃管內(nèi)，空心玻璃管的外部附有磁鐵，收集附著在空心玻璃管的磁性材料，并進(jìn)行干燥。
一種高效快速處理含鉈污水的磁混凝處理系統(tǒng)，包括：氧化處理單元，利用磁性材料和過硫酸鈉對(duì)含鉈污水進(jìn)行氧化處理；磁混凝單元，通過加入化學(xué)混凝劑對(duì)含鉈污水進(jìn)行磁混凝處理；微波消解單元，通過微波消解儀對(duì)磁混凝物質(zhì)進(jìn)行微波消解；磁分離單元，對(duì)混凝物質(zhì)中的磁性材料進(jìn)行回收。
采用了上述技術(shù)方案后，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明以rGO-Fe3O4@TiO2磁性納米材料和PS作為應(yīng)急處理藥劑，通過磁混凝技術(shù)可充分發(fā)揮磁性材料和混凝的協(xié)同強(qiáng)化作用，能夠有效應(yīng)對(duì)鉈污染問題并兼具有機(jī)污染物降解效能。
本發(fā)明鉈去除率高和穩(wěn)定性高，促進(jìn)了溶解性物質(zhì)的去除，絮體更加致密，化學(xué)污泥量少的同時(shí)，還具有磁種的回收率高，處理能力大、殘留金屬離子少、能耗低等優(yōu)點(diǎn)。
（發(fā)明人：李良忠;于洋;劉暢;馬瑞雪;肖嫻;嚴(yán)龍）
