一種處理重金屬?gòu)U水的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于廢水處理和非金屬礦產(chǎn)資源利用技術(shù)領(lǐng)域，涉及水處理材料及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]我國(guó)每年有數(shù)百億立方米的含重金屬的廢水，包括礦山、冶煉、電解、電鍍、農(nóng)藥、醫(yī)藥、油漆、化工、顏料等行業(yè)的廢水。重金屬?gòu)U水排放導(dǎo)致的河流和湖泊流沉積物，尤其是土壤受到重金屬污染，不僅破壞了生態(tài)環(huán)境，而且可以通過(guò)食物鏈富集進(jìn)入人體，已經(jīng)成為威脅人類身體健康的大敵。
[0003]目前國(guó)內(nèi)外重金屬?gòu)U水的處理方法可以分為兩大類:一類是使廢水中呈溶解狀態(tài)的重金屬離子轉(zhuǎn)變?yōu)椴蝗艿闹亟饘倩衔铮俳?jīng)過(guò)沉淀或浮選分離從廢水中去除。常用的方法有氫氧化物沉淀法、硫化物沉淀法、鐵氧體共沉淀法、氧化還原沉淀法、離子浮選法、電解法、隔膜電解法、生物法等。這些方法中最常用是氫氧化物沉淀法、硫化物沉淀法、鐵氧體共沉淀法和氧化還原沉淀法。但共同存在的問(wèn)題是沉淀顆粒細(xì)小，需要沉淀池，新生細(xì)小顆粒很難與水完全分離，水處理效果不穩(wěn)定，沉淀污泥屬于危險(xiǎn)性廢物，污泥量大，含水率高，污泥處理困難。在硫化物沉淀法中，沉淀劑很難控制適量，易造成二次污染。離子浮選法、電解法、隔膜電解法等幾種方法因處理成本高、系統(tǒng)復(fù)雜、維護(hù)困難而很少使用。
[0004]另一類方法是在不改變重金屬離子化學(xué)形態(tài)的條件下進(jìn)行吸附、濃縮和分離，具體方法有反滲透法、電滲析法、膜分離法、蒸發(fā)濃縮法、吸附法、離子交換法、溶劑萃取法等，其中廣泛關(guān)注的是吸附法。吸附法處理重金屬?gòu)U水普遍使用的材料是廉價(jià)礦物材料，如膨潤(rùn)土、沸石、海泡石、凹凸棒石、磁黃鐵礦、針鐵礦等。這些礦物材料或者改性產(chǎn)品對(duì)廢水中Cd' Pb' Hg' Cu2+等具有較強(qiáng)的吸附作用，但吸附容量有限，處理后固體中重金屬含量?jī)H為1-5%，達(dá)不到資源化的要求，重金屬在廢物中不穩(wěn)定，容易溶出造成二次污染，反而成為危險(xiǎn)性的廢物，再次處置含重金屬的固體廢物的成本很高，也比較困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明是為避免上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足之處，提供一種處理含重金屬離子的廢水的材料及方法，以期達(dá)到重金屬?gòu)U水的穩(wěn)定處理、深度處理、無(wú)害化處理以及資源的回收。
[0006]本發(fā)明解決技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:
[0007]本發(fā)明處理重金屬?gòu)U水的方法，其特點(diǎn)是:
[0008]選擇凹凸棒石粘土礦層中產(chǎn)出的粘土質(zhì)白云巖作為原料，在所述粘土質(zhì)白云巖中白云石含量為55?65%，凹凸棒石和蛋白石的含量為35?45% ；
[0009]把粘土質(zhì)白云巖破碎、篩分獲得粒徑在0.5?2mm的粘土質(zhì)白云巖顆粒物；
[0010]以所述粘土質(zhì)白云巖顆粒物作為填料裝填濾池；或者，把所述粘土質(zhì)白云巖顆粒物在500?900°C煅燒30?120min，獲得煅燒粘土質(zhì)白云巖顆粒物，以所述煅燒粘土質(zhì)白云巖顆粒物作為填料裝填濾池；或者，把粘土質(zhì)白云巖顆粒物與煅燒粘土質(zhì)白云巖顆粒物按照質(zhì)量比1:1?5:1的比例混合后作為填料裝填濾池；
[0011]以水力停留時(shí)間0.5?3h的過(guò)濾方式處理重金屬?gòu)U水，其中的粘土質(zhì)白云巖顆粒物和/或煅燒粘土質(zhì)白云巖顆粒物緩慢水化釋放羥基，提高水的PH值在8?9之間，促進(jìn)重金屬離子水解形成氫氧化物沉淀或者堿式碳酸鹽沉淀；
[0012]當(dāng)出水中重金屬離子濃度超過(guò)國(guó)家廢水重金屬排放標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，在濾池內(nèi)補(bǔ)加I?5cm厚的粘土質(zhì)白云巖顆粒物和/或煅燒粘土質(zhì)白云巖顆粒物，繼續(xù)進(jìn)行廢水處理；
[0013]當(dāng)濾池填料不能與水中的重金屬離子發(fā)生沉淀反應(yīng)時(shí)，或者因氫氧化物沉淀或者堿式碳酸鹽沉淀大量積聚而發(fā)生堵塞時(shí):排出濾池內(nèi)液體，向所述濾池內(nèi)加入質(zhì)量濃度為5?10%的鹽酸或硫酸，以溶解濾池內(nèi)的氫氧化物和堿式碳酸鹽，形成溶解液，電解所獲得的溶解液以回收重金屬；或者取出濾池內(nèi)包括失效填料、氫氧化物和堿式碳酸鹽的固體物質(zhì)，把固體物質(zhì)在500?700°C熱工處理，使氫氧化物和堿式碳酸鹽轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的硅酸鹽，消除重金屬的二次污染。
[0014]所述重金屬?gòu)U水中重金屬離子包括Cd2+、Pb2+、Cu2+、Co2+、Ni2+、Zn2+、MnlP /或Fe 2+，所述重金屬?gòu)U水中重金屬離子濃度為0.5?200mg/L。
[0015]本發(fā)明的積極效果體現(xiàn)在:
[0016]高分辨掃描電鏡研究發(fā)現(xiàn)凹凸棒石粘土礦中的粘土質(zhì)白云巖由納米礦物凹凸棒石-白云石組成(圖1)，具有天然的納米多孔結(jié)構(gòu)特性(圖2)。廢水中的重金屬可以擴(kuò)散進(jìn)入顆粒內(nèi)部發(fā)生水-礦物界面反應(yīng)，提高了反應(yīng)比表面積。
[0017]粘土質(zhì)白75Γ巖中主要礦物組分是納米白75Γ石，具有反應(yīng)活性尚、快速中和廢水的酸性物質(zhì)和提高廢水pH值的作用，促使重金屬離子水解沉淀和交換沉淀形成重金屬的氫氧化物或者堿式碳酸鹽。由于溶解碳酸鹽的緩沖作用，水溶液pH維持在在6-7之間，不僅出水PH值穩(wěn)定，而且有利于沉淀晶體的生長(zhǎng)成為粗粒晶體，減輕由于微細(xì)膠體顆粒沉淀對(duì)孔隙的堵塞和對(duì)材料表面的包覆。
[0018]強(qiáng)度測(cè)試表明該材料顆粒具有一定的強(qiáng)度和耐水性，可以作為活性濾料以過(guò)濾方式處理含重金屬?gòu)U水，不僅材料使用方便，而且避免了處理廢水后復(fù)雜的污泥脫水工序。
[0019]當(dāng)廢水中的重金屬為Cu2+、Co2+、Ni2+等價(jià)值較高的金屬時(shí)，處理重金屬?gòu)U水后的固體在濾柱內(nèi)直接用稀酸溶解，溶解液電解回收有價(jià)重金屬，固體殘?jiān)鳛閺U物拋棄。
[0020]粘土質(zhì)白云巖中的納米棒狀凹凸棒石、無(wú)定形結(jié)構(gòu)的高活性蛋白石在處理重金屬?gòu)U水的過(guò)程中基本不發(fā)生反應(yīng)，殘留在固體中。但是處理廢水后固體中的凹凸棒石、蛋白石在較低的煅燒溫度下即可與重金屬氫氧化物、碳酸鹽發(fā)生化合反應(yīng)形成化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的硅酸鹽。當(dāng)廢水中的重金屬為Cd' Pb' Zn' Mn' Fe2+等低值的金屬時(shí)，移出失效的固體物質(zhì)，在高溫爐中500-700°C煅燒，其中的重金屬與凹凸棒石、蛋白石化合形成重金屬的娃酸鹽物相，防治重金屬二次污染。
【附圖說(shuō)明】
[0021 ] 圖1為粘土質(zhì)白云巖的X射線衍射圖譜(圖中P代表凹凸棒石特征衍射峰，D代表白云石特征衍射峰)；
[0022]圖2為粘土質(zhì)白云巖的場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡圖像，呈現(xiàn)出納米白云石(菱面體形態(tài)晶體)、凹凸棒石(棒狀、束狀晶體)混雜交生，白云石晶體內(nèi)部普遍出現(xiàn)空洞，具有天然的納米多孔結(jié)構(gòu)特性。
【具體實(shí)施方式】
[0023]本發(fā)明的非限定性實(shí)施步驟