[发明专利]一种利用高铁粉煤灰处理重金属离子污水的方法

说明书

本发明公开了一种利用高铁粉煤灰处理重金属离子污水的方法，属于资源循环与环保领域，其特征在于：将高铁粉煤灰经球磨、磁选和筛分处理获得铁品位介于35‑48％之间的中磁性高铁微颗粒，通过弱酸对其表面进行超声处理；依据污水中重金属离子的性质，调节重金属离子污水的pH值至5‑8；将高铁微颗粒添加至污水中，持续搅拌，60‑120分钟后即可达到饱和吸附重金属离子；在pH值为3‑5的弱酸性条件下，使重金属离子从高铁微颗粒表面脱附，再经磁分离即可分别回收利用高铁微颗粒和重金属离子。本发明方法处理重金属离子污水不但快速有效，而且无化学合成过程、无需化学药剂添加，绿色环保；同时使用后的高铁微颗粒可多次循环利用。

技术领域

本发明涉及一种重金属离子污水的处理方法，具体地说是一种通过调节污水pH值利用高铁粉煤灰颗粒吸附重金属离子的方法。

背景技术

随着我国经济的快速发展，水体重金属污染现象日益加剧，治理重金属污水已成为当今社会面临的严峻挑战之一。目前主要的重金属污水处理方法包括化学沉淀、电解、离子交换、膜分离、吸附法、生物絮凝与吸附等方法。其中吸附法是利用吸附剂的独特结构去除重金属离子的一种有效方法，常见的吸附剂有活性炭、沸石、硅胶、聚糖树脂等。由于这些吸附剂成本相对较高，考虑到其吸附量及循环使用次数的限制，对于处理大规模的低浓度重金属污水无能为力。

粉煤灰作为一种工业废弃物，是一种天然的较大比表面积吸附剂，其原料来源广泛，具有价格低廉、节约资源和经济高效等优点，是廉价吸附剂的理想备选材料之一。国内外大量研究表明，粉煤灰对水中的重金属离子等污染物具有一定的吸附能力。通过表面改性后，粉煤灰对重金属离子的选择性吸附能力更佳。研究表明，将壳聚糖负载在经碱改性的粉煤灰上，当壳聚糖的负载量达到8％时，Pb²⁺和Cd²⁺的去除率分别达到98.9％和91.5％。然而，利用粉煤灰做重金属吸附剂问题依然突出：由于粉煤灰粒径小、成分复杂，吸附重金属离子后的粉煤灰与水体的分离非常困难，易造成二次污染。

磁分离是一种强力的固液分离技术，如果将其引入重金属污水处理，可以大幅提高固液分离效率。粉煤灰中包含一部分带有磁性的微珠，称为高铁粉煤灰或粉煤灰磁珠，通过磁选可从粉煤灰中分离获得。如果利用高铁粉煤灰做重金属吸附剂，完成重金属离子吸附后，吸附剂可利用磁分离技术实现高效固液分离。现有文献中，公开号为CN104722282A的发明专利通过湿化学方法合成了壳聚糖包覆的高铁粉煤灰吸附剂，对Cu²⁺与Cd²⁺离子的去除率分别达到98.2％和87.0％；吸附后的磁性吸附剂可经磁选高效分离。上述文献提到的方法利用高铁粉煤灰做重金属吸附剂虽然改进了吸附性能，并实现高效磁分离。但采用的磁性吸附剂的表面改性需要通过化学合成完成，工艺复杂、成本高，且易造成附加环境污染；同时由于高铁粉煤灰颗粒较大，悬浮性较差，影响重金属吸附效果。

发明内容

本发明是为避免上述现有方法中存在的工艺复杂、成本高、环境负荷重、磁性吸附剂悬浮性差等不足，提供一种利用高铁粉煤灰处理重金属离子污水的方法。

重金属离子污水中的重金属离子通常以阳离子形式存在于水体中，因此很容易与表面带负电荷的吸附剂发生静电吸引，实现高效物理吸附。本发明的发明人经过研究发现，高铁粉煤灰在从弱酸性(例如pH>5)到碱性的广阔pH区间内，都具有负的表面zeta电位，其中铁品位35-48％的中磁性高铁粉煤灰荷负电的效果更佳。因此在此pH范围内，重金属离子很容易被高铁粉煤灰快速物理吸附，并实现高效磁分离。

本发明利用高铁粉煤灰处理重金属离子污水的方法，包括高铁粉煤灰的球磨与精选、重金属离子吸附、高铁微颗粒与重金属离子的回收利用各单元过程，具体如下：

步骤1、高铁粉煤灰的精选、球磨及预处理