[发明专利]利用有机酸协同氧化三价砷及还原六价铬的处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及污水处理领域，特别涉及一种利用有机酸协同氧化三价砷及还原六价铬的处理方法。

背景技术

砷(As)是一种在地壳中广泛分布的元素，并被公认为一种有毒的致癌物质。As的化合物有三价和五价两种形态，As(III)的毒性和流动性更大。研究表明，以AsO₃^3-存在的As(III)比以AsO₄^3-存在的As(V)的毒性要高出60倍。砷化物在采矿、冶炼、玻璃制造、农药和木材防腐剂等生产领域得到广泛应用的同时，致使相当数量的砷化合物进入环境，并通过化学过程和生物转化效应以不同形态存在于水体、土壤、植物、动物、海洋生物和人体内，并且在各砷化物之间形成循环。

根据世界卫生组织的研究，只要在饮用水中出现少量的As，就足以对人体的健康发生危害。长期饮用含As的水，将可能导致皮肤色素沉积、皮肤角质化、皮肤癌、膀胱癌、高血压、心脑血管病、神经病变、糖尿病等一系列健康问题。鉴于As对人体健康的巨大危害以及As污染的日趋严重，1993年，WHO率先将饮用水中As的指标值由50μm/L降至10μm/L。随后，日本、欧盟、美国也分别将各自的饮用水As标准定为10μg/L。我国目前使用的《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)要求饮用水中As的最大浓度必须低于10μg/L。因此对于含有高浓度砷工业废水的处理是十分紧迫的。

目前，混凝除As法中铝、铁基絮凝剂被广泛应用，该方法主要是利用混凝剂强大的吸附作用吸附砷，然后通过过滤或用滤膜除去水中的砷。实验结果表明，铁盐对砷的去除效率明显高于铝盐。铁盐是最经济、最有效的沉淀剂。但是As(III)毒性较大且难以被絮凝实现完全的去除。而As(V)的毒性相对较小，并且易被吸附，得以高效去除。因此应用絮凝技术除砷之前需要对 As(III)进行预氧化，即把AS(III)先氧化成As(V)，然后再进行去除。常用的氧化剂主要有漂白粉、双氧水、氯气、臭氧和二氧化锰等。但该方法需要投加大量的絮凝剂，产生大量的含砷废渣也会造成二次污染，因此使该方法的应用受到限制。

因此针对已有的关于三价砷处理技术的缺陷，急需开发出一种绿色、高效的三价砷处理技术。自然界水体中含有大量的有机酸，这些有机酸主要来自于植被体液以及有机生物降解的中间产物或者最终产物，例如草酸即是一种水体中常见的有机酸，其浓度可达到20mM。但是这些有机物可通过直接或间接的方式，影响水体物理、化学和生物性质。存在于水体中的这些有机物在发生生物降解过程中会耗用水体中的溶解氧，当氧化降解过程中消耗的氧不能及时补充时，将导致水中溶解氧迅速降低，同时这些有机物将进行厌氧分解，产生有机酸、醇、醛类物质以及其它还原性产物，使水体缺氧，变黑发臭，水质恶化，导致鱼类以及水生生物缺氧窒息或中毒死亡，造成水体的富营养化，使水体的可利用性大大降低。 

目前，并没有相关利用有机酸协同处理水体中As(III)、还原Cr(VI)的方法的报道。

发明内容

本发明涉及一种利用自然界中常见的具有特定化学官能团的小分子有机酸为反应试剂，在常温常压下，即可同时实现对水体中三价砷As(III)的氧化以及六价铬Cr(VI)的还原，同时将水体中小分子有机酸转化为二氧化碳，实现水体的自清洁。

本发明的技术方案是：

一种利用有机酸协同氧化三价砷及还原六价铬的处理方法，所述处理方法包括：在常温常压下，将待处理的含有三价砷As(III)、六价铬Cr(VI)的水体中加入小分子有机酸，调节pH值，即可引发水体中砷的氧化、铬的还原以及有机酸向二氧化碳的转化。

优选的，所述的小分子有机酸具有双羧基结构，

优选的，所述的具有双羧基结构的小分子有机酸为草酸、柠檬酸等。

优选的，As(III)/ 小分子有机酸/ Cr(VI)的摩尔比为1：2～10：0.5～4。

优选的，采用硫酸将pH值调节至1-4。