[发明专利]一种光还原耦合膜萃取脱除和回收铬的方法

说明书

技术领域

本发明属于废水重金属离子处理领域，具体地说，本发明涉及一种光还原耦合膜萃取脱除和回收铬的方法。

背景技术

重金属元素铬在工业上有广泛的用途，如用于冶金、电镀、金属加工、制革、颜料和有机合成等行业，在生产过程中，产生大量的含Cr(VI)废水。Cr(VI)通常以铬酸盐或重铬酸盐阴离子存在，水溶性大，迁移性好，若直接排放，会对人、畜和植物等造成严重危害。人吸入过量的Cr(VI)不仅容易引起呼吸道感染、诱发鼻炎、咽炎、支气管炎等急/慢性疾病，而且长期作用还会引起肺气肿、肺硬化甚至肺癌。另外，长期暴露于Cr(VI)污染环境条件下的人群容易引起口角糜烂、腹泻和溃疡等疾病；进入人体细胞的Cr(VI)还可以造成DNA断裂、细胞染色体发生畸变等。2011年8月，云南曲靖一化工厂发生Cr(VI)污染致珠江源南盘江数万立方米水质变差、化工厂附近村民罹患癌症、牲畜接连死亡的消息就曾引发社会的极大关注。Cr(VI)由于其极强的毒性而被列为对人体危害最大的8种化学物质之一，是国际公认的三种致癌金属物之一。

由于Cr(III)的毒性较Cr(VI)大大降低，与Cr(VI)相比，Cr(III)的毒性只有1/500，而且Cr(III)在中性和碱性溶液环境易于以Cr(OH)₃形式沉淀出来。因此，目前普遍的方法是将铬废水中的Cr(VI)还原成Cr(III)，使水体中的铬毒性和迁移性大大降低。已有文献报道的对六价铬进行还原处理主要有化学还原法和生物还原法。化学还原法根据投加还原剂的不同，又可分为硫酸亚铁法、亚硫酸氢钠法、铁屑法和二氧化硫法等。这些方法存在能耗高、处理费用大、工艺流程复杂、设备投资大等缺点。生物还原法是通过细菌的生长繁殖，将含铬废水中的Cr(VI)还原为Cr(III)，此法须保证功能菌的生长状态良好，对功能菌-废水的配比也有严格要求。另外，这两种方法得到三价铬后往往是再将溶液中和，使三价铬沉淀成为污泥而废弃。因此，致使污泥产生量大，易引起二次污染。而且铬作为一种有价元素也没有得到回收利用。如何经济高效地治理Cr(VI)污染问题已成为环境保护及企业可持续发展的重要研究课题。

ZL201110336257.0涉及一种在光照条件下，加入光引发剂以还原水溶液中六价铬离子的方法，往含六价铬的水溶液中加入光引发剂，调节溶液至酸性，在太阳光或人造光的光照下，混合后即可实现六价铬的还原，将高毒性的六价铬还原为毒性低、溶解度小的三价铬，为还原六价铬提供了一种经济简便、快速有效、环境友好的方法，大大降低了水溶液中六价铬的还原处理成本，可实现含六价铬废水无害化处理的目的。但该方法并没解决铬作为资源回收提取的问题，也没考虑如何再生循环利用高聚物等关键问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光还原耦合膜萃取脱除和回收铬的方法，以水溶性高聚物作为萃取剂来构造膜萃取体系，六价铬离子可以首先通过膜孔被萃取进入高聚物相，然后在太阳光或人造光的照射下还原成三价铬，三价铬进一步被通过膜孔被反萃进入水相，从而“一锅法”同时实现六价铬的萃取去除、六价铬的还原以及反萃回收还原得到的三价铬。该方法还可解决如何实现再生重复使用高聚物的问题。

为了实现上述目的，本发明是通过如下技术方案实现的：

一种光还原耦合膜萃取脱除和回收铬的方法，包括以下步骤：

1)以高聚物为萃取剂，含Cr(VI)的水溶液和含高聚物的水溶液分别在膜的两侧流动，调节Cr(VI)的水溶液的pH值至6以下，Cr(VI)通过膜孔被萃取进入高聚物相；

2)在光照条件下，高聚物相中的Cr(VI)还原成Cr(III)；

3)以pH值6以下的稀酸溶液为反萃剂，含Cr(III)的高聚物相和水溶液分别在膜的两侧流动，Cr(III)通过膜孔被反萃进入到水溶液中。

本发明所述含Cr(VI)离子的水溶液中六价铬离子浓度为0.5～5000mg/L。

本发明所述的膜萃取采用的膜为可以同时透过铬离子和截留高聚物的超滤膜或纳滤膜。

本发明所述调节Cr(VI)水溶液的pH值所用的试剂为硫酸、盐酸、硝酸、磷酸中的一种或多种。

本发明所述的高聚物为分子量1000到100000的聚乙二醇、分子量为1000～100000的聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物(其中聚环氧乙烷嵌段占共聚物的质量分数为35～90％)、聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯三亲嵌段共聚物中的一种或多种。

本发明所述的含高聚物的水溶液中聚合物的浓度为10～300g/L。