[发明专利]一种高浓度有机砷废水处理与砷资源化回收的方法

权利要求书

1.一种有机砷废水处理与砷回收方法，其特征在于，

首先，将待处理水pH值调节至3.5～6.5，再利用高锰酸钾协同二价锰离子催化化学氧化的方法将有机砷转化为无机砷，之后，在全混流反应器中利用纳米羟基氢氧化铁吸附剂吸附水中的无机砷，吸附了无机砷的纳米羟基氢氧化铁吸附剂经固液分离之后加酸溶解，再利用离子交换方法回收水中无机砷。

2.根据权利要求1所述的有机砷废水处理与砷回收方法，其特征在于，

高锰酸钾协同二价锰离子催化化学氧化是在两级氧化反应器中，通过顺序引入高锰酸钾和锰离子得以实现的；

在第一级氧化反应器中，在快速搅拌条件下投加高锰酸钾溶液，其中高锰酸钾与有机砷的摩尔比为1：5～5：1，反应0.5～5min；出水进入第二级氧化反应器，在快速搅拌条件下投加锰盐，其中锰盐与高锰酸钾的摩尔比为1：5～1：100，继续反应30～120min；

所述的锰盐选自氯化锰、硫酸锰、硝酸锰中至少一种。

3.根据权利要求1所述的有机砷废水处理与砷回收方法，其特征在于，

无机砷的吸附是在全混流反应器中利用纳米羟基氢氧化铁吸附剂吸附得以完成的；

纳米羟基氢氧化铁吸附剂与有机砷的摩尔比为1∶10～10∶1，反应时间为10～60min；吸附了砷的纳米羟基氢氧化铁吸附剂，被全混流反应器上层的功能膜截留，去除砷的水流经功能膜流出。

4.根据权利要求1或3所述的有机砷废水处理与砷回收方法，其特征在于，采用如下所述的方法制备纳米羟基氢氧化铁吸附剂：

(1)配制铁盐溶液和氢氧化钠溶液，铁盐浓度范围为0.5～10mmol/L，氢氧化钠溶液中OH^-浓度范围为0.1～10mol/L；

(2)在充分搅拌的条件下，将碱液缓慢滴加到铁盐溶液中，平衡pH值在4～7.5之间；

(3)继续搅拌5～30min，静置60min～24h；

所述的铁盐选自氯化铁、硫酸铁、硝酸铁、聚合氯化铁、聚合硫酸铁、聚合硝酸铁中至少一种。

5.根据权利要求1或3所述的有机砷废水处理与砷回收方法，其特征在于，

所述全混流反应器包括进水管、出水管、放空管、搅拌装置，反应器上部设有功能膜；

所述的功能膜是超滤膜、纳滤膜或经表面改性的微滤膜；

所述的经表面改性的微滤膜通过如下方法获得：

将微滤膜浸泡于聚丙醇溶液中，浸泡时间为2～24h；配制浓度为10mol/L的三羟基氨基甲烷(Tris)溶液，用HCl或NaOH将pH值调节至9.0～9.5；将3-羟基-L酪氨酸(L-DOPA)溶解于Tris溶液中，L-DOPA浓度为2.5～5.0mol/L；加入二氧化锰纳米线，二氧化锰纳米线与L-DOPA的质量比为0.2：1；在室温和有氧条件下，将L-DOPA和二氧化锰纳米线的悬浊液均匀涂覆于微滤膜表面；在50～70℃的电热鼓风干燥箱中，将表面均匀涂覆了L-DOPA和二氧化锰纳米线的微滤膜置于氨基聚乙二醇单甲醚(MPEG-NH 2)中反应5～30min；取出并用纯水清洗3次即可获得经表面改性的微滤膜。

6.根据权利要求1所述的有机砷废水处理与砷回收方法，其特征在于，

无机砷的回收包括如下步骤：

(1)反应器除砷运行24～72h之后，关闭提升泵，关闭全混流反应器出水管阀门，打开全混流反应器放空管阀门，吸附了砷的纳米羟基氢氧化铁吸附剂流入吸附剂回收桶；

(2)进行固液分离，获得吸附了砷的纳米羟基氢氧化铁吸附剂；

(3)用盐酸溶解吸附了砷的纳米羟基氢氧化铁吸附剂，并控制最终pH值在2～3之间；

(4)过滤去除悬浮颗粒物，获得铁盐和砷酸盐的混合溶液；

(5)采用离子交换床分离铁盐和砷酸盐的混合溶液，当采用阳离子交换床时，滤速范围为1～2m/h，离子交换出水中为砷酸盐溶液；当采用阴离子交换床时，滤速范围为0.5～1m/h，吸附穿透后进行用氢氧化钠溶液再生，再生液为砷酸钠溶液。

7.根据权利要求1所述的有机砷废水处理与砷回收方法，其特征在于，

所述方法采用的反应器包括(1)原水桶；(2)第一级氧化反应器；(3)第二级氧化反应器；(4)全混流反应器；(5)提升泵；(6)搅拌装置；(7)加药装置；反应器之间以管线和阀门进行连接。