[发明专利]一种简单活化零价铁快速去除水中污染物的方法

说明书

本发明涉及一种简单活化零价铁快速去除水中污染物的方法，其过程涉及到二步。首先，以空气中的氧气作为氧化剂，同时一定量的加入Fe²⁺和零价铁固体，通过预处理原位制备ZVI/Fe₃O₄/Fe²⁺协同体系；然后再加入污染物开始反应。该协同体系可抑制铁表面钝化，持续保持体系的高活性，通过氧化还原、吸附和沉淀过程快速去除水中的硒酸盐、亚硒酸盐、硝酸盐、钼酸盐、重金属Ni、Zn和Pb等污染物。

技术领域

本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种简单活化零价铁快速去除水中污染物的方法。

背景技术

在水/废水中，硒的来源有两个方面，自然来源和人为排放。当水体流经富硒的地层时，含硒矿物溶解进入水体造成硒污染。一般天然水体中硒浓度很低，只有在少数富硒水体中硒浓度可超过国家引用水标准10 ppb。人类活动是环境水体硒污染的主要来源，比如煤和石油等化石燃料的燃烧、采矿过程、农业灌溉和石油精炼工业。由于硒与硫伴生，燃煤过程中会产生大量含硒的气体。为了减少大气污染，通常采用湿法烟气脱硫，这样大量的含硒气体被捕获并经高温氧化后以Se（VI）形式进入废水和废渣中。在大多数的自然条件下，硒主要以四价Se（IV）和六价Se（VI）形式存在。这两种硒污染物迁移能力强，易被生物吸收利用，是环境中最主要的无机硒污染物。通常，采用吸附、化学还原和生物过程除硒，但目前的这些方法各有优缺点。由于过量含氮化肥的使用和各种含氮废水、废物的排放，导致水体硝酸盐污染，已经成为全球的环境问题之一。硝酸盐稳定、迁移能力强，容易进入地下水，是地下水中常见的污染物。硝酸盐的去除主要通过生物反硝化和化学还原的方法。钼酸盐是一种重要的无机功能材料，在光催化、荧光、防腐和负热膨胀等方面得到广泛应用。由于大量应用，它也不可避免进入环境中。

随着经济的快速发展，我国水体污染越来越严重，其中重金属污染尤为突出。重金属多为人体非必须元素，过量摄入会对人体造成各种急慢性毒害作用，能够在人体内长期积累，因而对人体健康构成极大的威胁。因此，经济有效地修复受重金属污染的水体，保证生态环境和饮用水安全，一直是水处理领域的热点问题。水体中重金属的去除方法包括混凝沉淀法、氧化还原、电解法、离子交换法、膜过滤和吸附法等。其中，混凝沉淀法向水中投加铁、铝盐等混凝剂和石灰、碳酸盐等沉淀剂，通过絮凝沉淀、共沉淀、包裹和吸附作用而去除水体中重金属。混凝沉淀法应用很广，是较为成熟的工艺，但处理效果不稳定，难以达标。而且会产生大量含重金属的污泥难以处置，易造成二次污染。氧化还原法是根据重金属的氧化还原电位，加入一些氧化剂或还原剂来改变重金属的价态，从而降低其迁移能力和生物有效性。选择合适的氧化剂或还原剂是关键，在实际操作过程中，既要考虑处理效果和运行成本，还要避免引入二次污染物。电解技术耗能大，不适于处理较低浓度的含重金属水体。离子交换法是利用阴阳离子交换剂与污染水体中的同性重金属离子发生交换作用，从水体中把重金属交换出来，达到治理目的。这类方法具有去除率高，选择性好的特点，缺点是成本高昂，而且只是将污染物转移，没有真正固定重金属，而且树脂再生时会产生高浓度重金属废水，易造成二次污染。另外，含重金属水体处理的方法还有反渗透等膜分离法，但都不同程度地存在着成本高、能耗大、操作困难等缺点。吸附法效果可靠，比较经济实惠，相对混凝-过滤法污泥产生量少，已广泛用于含重金属水体的处理和修复，但吸附剂会达到吸附饱和，必须再生吸附剂。

吸附法是环境修复中最常用的方法之一。吸附剂主要有活性炭、金属氧化物和天然吸附剂。金属氧化物，尤其是铁氧化物/氢氧化物是最常用的吸附剂，对阴离子和重金属阳离子都有很好的吸附效果，已广泛用于污染水体和土壤的修复。在零价铁体系中有多种铁腐蚀物，包括四氧化三铁、氧化铁、羟基铁和一些无定形的铁氧化物/氢氧化物。这些新生产的铁腐蚀物，比表面积大、活性强，有很强的吸附能力。