公布日：2024.04.19
申請日：2024.01.29
分類號：C02F9/00(2023.01)I;C02F1/48(2023.01)N;C02F1/72(2023.01)N;C02F1/30(2023.01)N;C02F1/52(2023.01)N;C02F101/20(2006.01)N;C02F101/30(2006.01)N
摘要
本發明提出了一種高效快速處理含鉈污水的磁混凝處理系統及處理方法，包括：氧化處理單元，利用磁性材料和過硫酸鈉對含鉈污水進行氧化處理；磁混凝單元，通過加入化學混凝劑對含鉈污水進行磁混凝處理；微波消解單元，通過微波消解儀對磁混凝物質進行微波消解；磁分離單元，對混凝物質中的磁性材料進行回收，借此，本發明以rGO-Fe3O4@TiO2磁性納米材料和PS作為應急處理藥劑，通過磁混凝技術可充分發揮磁性材料和混凝的協同強化作用，能夠有效應對鉈污染問題并兼具有機污染物降解效能，不僅具有鉈去除率高和穩定性高的優點，并且在促進了溶解性物質的去除，絮體更加致密，化學污泥量少的同時，還具有磁種的回收率高，殘留金屬離子少、能耗低的優點。
權利要求書
1.一種高效快速處理含鉈污水的磁混凝處理方法，其特征在于，包括如下步驟：步驟1、將磁性材料和過硫酸鈉加入含鉈污水中混合均勻，得到混合液A；步驟2、將化學混凝劑加入混合液A中進行磁混凝反應，得到混合液B；步驟3、將混合液B進行固液分離得到磁混凝物質，并將磁性材料進行回收。
2.根據權利要求1所述的高效快速處理含鉈污水的磁混凝處理方法，其特征在于，所述步驟1中磁性材料包括rGO-Fe3O4@TiO2，磁性材料的濃度為0.05-0.2g/L；所述步驟1中過硫酸酸鈉的投加量為15mM。
3.根據權利要求1所述的高效快速處理含鉈污水的磁混凝處理方法，其特征在于，所述rGO-Fe3O4@TiO2的制備方法包括：步驟10、使用Hummers法合成氧化石墨烯納米片；步驟11、通過共沉淀方法制備還原氧化石墨烯納米片和四氧化三鐵復合材料，氧化石墨烯納米片和四氧化三鐵復合材料的摩爾比為2:1，在劇烈攪拌條件下緩慢滴加氨水，形成rGO-Fe3O4復合材料；步驟12、將rGO-Fe3O4復合材料分散于無水乙醇中，加入氨水后攪拌均勻，制得rGO-Fe3O4分散溶液，將TBOT在攪拌下溶于無水乙醇中，制備出TiO2前驅體；步驟13、將TiO2前驅體緩慢滴加溶于rGO-Fe3O4分散溶液中，通過磁性分離取出固體顆粒，洗滌后真空干燥，即得到rGO-Fe3O4@TiO2。
4.根據權利要求1所述的高效快速處理含鉈污水的磁混凝處理方法，其特征在于，所述步驟2中化學混凝劑包括硫酸鋁，硫酸鋁的濃度為20-80mg/L。
5.根據權利要求1所述的高效快速處理含鉈污水的磁混凝處理方法，其特征在于，所述步驟3中將混合液B進行固液分離前還會對混合液B進行PH調節，調節的方法為，加入0.01mol/L的NaOH溶液調節，使混合液B的pH調整至10。
6.根據權利要求1所述的高效快速處理含鉈污水的磁混凝處理方法，其特征在于，所述步驟1中混合均勻的方法為，于水浴振蕩器中以160r/min的轉速反應5h。
7.根據權利要求6所述的高效快速處理含鉈污水的磁混凝處理方法，其特征在于，所述步驟3中將混合液B進行固液分離得到的磁混凝物質進行超聲處理，超聲處理的溫度為25℃，超聲處理的時間為15min，超聲處理后使用超純水洗滌3-5次，洗滌后進行微波消解，微波消解的時間為30min。
8.根據權利要求7所述的高效快速處理含鉈污水的磁混凝處理方法，其特征在于，所述步驟3中將磁性材料進行回收的方法為，使用超純水洗滌磁性材料2-3次，冷凍干燥后放入超純水中，得到清洗液，在攪拌過程中使用蠕動泵以1ml/min的速度將清洗液通入空心玻璃管內，空心玻璃管的外部附有磁鐵，收集附著在空心玻璃管的磁性材料，并進行干燥。
9.一種高效快速處理含鉈污水的磁混凝處理系統，采用如權利要求8所述的高效快速處理含鉈污水的磁混凝處理方法，其特征在于，包括：氧化處理單元，利用磁性材料和過硫酸鈉對含鉈污水進行氧化處理；磁混凝單元，通過加入化學混凝劑對含鉈污水進行磁混凝處理；微波消解單元，通過微波消解儀對磁混凝物質進行微波消解；磁分離單元，對混凝物質中的磁性材料進行回收。
發明內容
本發明提出一種高效快速處理含鉈污水的磁混凝處理系統及處理方法，能夠有效應對鉈污染問題并兼具有機污染物降解效能。
本發明的技術方案是這樣實現的：一種高效快速處理含鉈污水的磁混凝處理方法，包括如下步驟：步驟1、將磁性材料和過硫酸鈉加入含鉈污水中混合均勻，得到混合液A；步驟2、將化學混凝劑加入混合液A中進行磁混凝反應，得到混合液B；步驟3、將混合液B進行固液分離得到磁混凝物質，并將磁性材料進行回收。
作為一種優選的實施方式，步驟1中磁性材料包括rGO-Fe3O4@TiO2，磁性材料的濃度為0.05-0.2g/L；所述步驟1中過硫酸酸鈉的投加量為15mM。
作為一種優選的實施方式，rGO-Fe3O4@TiO2的制備方法包括：步驟10、使用Hummers法合成氧化石墨烯納米片；步驟11、通過共沉淀方法制備還原氧化石墨烯納米片和四氧化三鐵復合材料，氧化石墨烯納米片和四氧化三鐵復合材料的摩爾比為2:1，在劇烈攪拌條件下緩慢滴加氨水，形成rGO-Fe3O4復合材料；步驟12、將rGO-Fe3O4復合材料分散于無水乙醇中，加入氨水后攪拌均勻，制得rGO-Fe3O4分散溶液，將TBOT在攪拌下溶于無水乙醇中，制備出TiO2前驅體；步驟13、將TiO2前驅體緩慢滴加溶于rGO-Fe3O4分散溶液中，通過磁性分離取出固體顆粒，洗滌后真空干燥，即得到rGO-Fe3O4@TiO2。
作為一種優選的實施方式，步驟2中化學混凝劑包括硫酸鋁，硫酸鋁的濃度為20-80mg/L。
作為一種優選的實施方式，步驟3中將混合液B進行固液分離前還會對混合液B進行PH調節，調節的方法為，加入0.01mol/L的NaOH溶液調節，使混合液B的pH調整至10。
作為一種優選的實施方式，步驟1中混合均勻的方法為，于水浴振蕩器中以160r/min的轉速反應5h。
作為一種優選的實施方式，步驟3中將混合液B進行固液分離得到的磁混凝物質進行超聲處理，超聲處理的溫度為25℃，超聲處理的時間為15min，超聲處理后使用超純水洗滌3-5次，洗滌后進行微波消解，微波消解的時間為30min。
作為一種優選的實施方式，步驟3中將磁性材料進行回收的方法為，使用超純水洗滌磁性材料2-3次，冷凍干燥后放入超純水中，得到清洗液，在攪拌過程中使用蠕動泵以1ml/min的速度將清洗液通入空心玻璃管內，空心玻璃管的外部附有磁鐵，收集附著在空心玻璃管的磁性材料，并進行干燥。
一種高效快速處理含鉈污水的磁混凝處理系統，包括：氧化處理單元，利用磁性材料和過硫酸鈉對含鉈污水進行氧化處理；磁混凝單元，通過加入化學混凝劑對含鉈污水進行磁混凝處理；微波消解單元，通過微波消解儀對磁混凝物質進行微波消解；磁分離單元，對混凝物質中的磁性材料進行回收。
采用了上述技術方案后，本發明的有益效果是：本發明以rGO-Fe3O4@TiO2磁性納米材料和PS作為應急處理藥劑，通過磁混凝技術可充分發揮磁性材料和混凝的協同強化作用，能夠有效應對鉈污染問題并兼具有機污染物降解效能。
本發明鉈去除率高和穩定性高，促進了溶解性物質的去除，絮體更加致密，化學污泥量少的同時，還具有磁種的回收率高，處理能力大、殘留金屬離子少、能耗低等優點。
（發明人：李良忠;于洋;劉暢;馬瑞雪;肖嫻;嚴龍）
