的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種去除水中Hg2+的方法，屬于含汞廢水處理技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]汞因其特殊的物理化學性質(zhì)而被氯堿化工廠、有色金屬冶煉廠、農(nóng)藥廠等行業(yè)廣泛使用。在其使用過程中，不可避免地產(chǎn)生了毒性較強，易生物富集且難以生物降解的含汞廢水。汞直接作用于人體會引起水俁病的發(fā)生，所以含汞廢水必須進行處理達標后才能排放。目前，傳統(tǒng)含汞廢水處理方法主要有混凝沉淀法、金屬還原法、活性炭吸附法、離子交換法、電解法、微生物法等。其中，混凝沉淀法具有投資少，設(shè)備易于操作管理的優(yōu)勢，已成為工業(yè)含汞廢水處理中最常用的方法之一。然而，傳統(tǒng)的混凝沉淀法應(yīng)用到實際工程中時，生成的含汞沉淀絮凝體在自然環(huán)境中有再度溶出汞的可能性，容易造成二次污染。此外，汞離子往往需在堿性或在較大化學藥劑投加量條件下才有較高的去除效率，這不可避免地增加了處理成本。
[0003]近年來，為提高廢水中Hg2+的去除效果，許多學者開始采用向廢水中投加重金屬捕集劑的處理方法。這種處理方法通過讓重金屬捕集劑與廢水中的Hg2+發(fā)生絡(luò)合或鰲合反應(yīng)，生成穩(wěn)定且不溶于水的重金屬絡(luò)合或鰲合物，從而達到去除廢水中Hg2+的目的。由于該方法具有操作簡單、去除速度快、用藥劑量少、生成的污泥不產(chǎn)生二次污染等優(yōu)點，已受到國內(nèi)外學者越來越多的關(guān)注。如，《環(huán)境科學》2013年第34卷第9期報道了胡運俊、盛田田等人用二硫代氨基甲酸鹽類(DTCR-2)和2，4，6-三硫醇基鈉硫代三嗪(TMT-18B)分別作為重金屬捕集劑，對水中微量Hg2+進行深度處理的研宄，結(jié)果表明，DTCR-2對Hg2+有較好的捕集能力。
[0004]文獻報道的研宄中所采用的重金屬捕集劑及加速捕集物沉淀的混凝劑主要是人工合成化合物，存在制備過程復(fù)雜、來源有限，生態(tài)安全性有待評價等缺點。針對上述情況，研發(fā)新型、高效、來源廣泛、價格低廉、提取方法簡單的天然物質(zhì)作重金屬離子捕集劑及捕集物沉淀劑在重金屬廢水處理過程中具有競爭優(yōu)勢。
[0005]腐植酸是一種廣泛存在于土壤、河流、湖泊以及海洋水體和沉積物中的高分子有機物。腐植酸具有疏松的“海綿狀”結(jié)構(gòu)，使其產(chǎn)生巨大的表面積和表面能。腐植酸分子中含有大量的羧基、酚羥基、醇羥基和甲氧基等活性基團，可與水中重金屬發(fā)生離子交換、絡(luò)合反應(yīng)及表面吸附作用；此外，腐植酸是由含芳核的結(jié)構(gòu)單元之間以較小的相互作用，如疏水作用和氫鍵等相互關(guān)聯(lián)作用而形成超分子聚集體，在外加電解質(zhì)作用下會發(fā)生膠凝作用。通過上述作用，可使水中重金屬離子富集在腐植酸分子上，并使其產(chǎn)生膠凝，生成不溶水的絡(luò)合物，從而減輕或延緩重金屬污染。盡管用不溶性HA作為吸附劑來去除水中重金屬的研宄有很多報道，但不溶性HA作為吸附劑在處理含汞廢水時存在著與汞接觸不充分，傳質(zhì)效果差、再生液難以有效處理等問題。用水溶性的腐植酸鹽作為金屬離子捕集劑處理重金屬廢水便可有效克服上述問題，這方面的研宄鮮有報道。此外，在水處理過程中，主要采用人工合成的鋁鹽、鐵鹽來加速捕集物的沉淀，這無疑會增加處理成本及環(huán)境風險。
[0006]膨潤土是一種具有硅酸鹽結(jié)構(gòu)的物質(zhì)，具有較大的比表面積和孔容，有著良好的離子交換性，目前作為吸附劑已被廣泛應(yīng)用于水污染控制，但改性用作去除腐植酸鹽的混凝劑的研宄較少。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種去除水中Hg2+的方法，該方法去除水中Hg2+效率較高。
[0008]本發(fā)明去除水中Hg2+的方法包括以下步驟:
(1)、將鈉基膨潤土原礦粉碎至粒徑小于2_，加入去離子水浸泡，固液分離，得到下層固體和上層漿液，上層漿液用硫酸或鹽酸活化，得到PH值為2.0?3.0的酸活化膨潤土膠體溶液；
(2)、調(diào)節(jié)含汞廢水pH值至6?10，加入腐植酸鈉，攪拌反應(yīng)；其中，加入的腐植酸鈉與汞廢水中的Hg2+的質(zhì)量比為10:1?30:1 ;
(3)、步驟(2)中加入腐植酸鈉攪拌反應(yīng)后的溶液中加入pH值為2.0?3.0的酸活化膨潤土膠體溶液，然后調(diào)節(jié)溶液pH值為6?8，再加入助凝劑，攪拌，靜置，固液分離，所得液體即為無汞水；其中，以鈉基膨潤土原礦粉和Hg2+干重計，每100?350g鈉基膨潤土原礦粉制備的酸活化膨潤土膠體溶液用于處理含Ig Hg2+的含汞廢水；每升含汞廢水中的助凝劑的加入量為10?20mg。
[0009]其中，上述方法的步驟(I)中，去離子水與鈉基膨潤土原礦的液固質(zhì)量比優(yōu)選為10:1?15:1，浸泡時間優(yōu)選為7?14d。
[0010]其中，上述方法的步驟(I)中，酸活化反應(yīng)時間優(yōu)選為72?120 h，酸活化時優(yōu)選以80?100r/min的速度攪拌，酸活化溫度優(yōu)選為20?30°C。
[0011]其中，上述方法的步驟(2)中，其攪拌速度優(yōu)選為50?100r/min，攪拌反應(yīng)時間優(yōu)選為30?50min。
[0012]其中，上述方法的步驟(2)、(3)中優(yōu)選用鹽酸或氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH值。
[0013]其中，上述方法的步驟(3)中，所述助凝劑優(yōu)選為PAM (聚丙烯酰胺)、骨膠、海藻酸鈉中至少一種。
[0014]進一步的，上述方法的步驟(3)中加入助凝劑后，優(yōu)選先以100?200r/min速度攬樣1.5?2.5min，然后以50?80r/min速度攬樣13?17min。
[0015]更進一步的，上述方法的步驟(3)中靜置時間優(yōu)選為2?4h。
[0016]本發(fā)明的原理為:鈉基膨潤土是一種以蒙脫石為主要成分的粘土，含有許多雜質(zhì)成分。當鈉基膨潤土用去離子水浸泡后，由于富含碳酸鈉，其中的碳酸根或碳酸氫根會發(fā)生水解作用導(dǎo)致溶液PH為堿性，在此條件下，Al-O及S1-O鍵斷裂，膨潤土顆粒分散于溶液中；因膨潤土顆粒細小，它的單位晶層之間易分離，水分子進入晶層與晶層之間，在長時間水化后，膨潤土體積可增大10?30倍，故形成膨潤土膠體漿液。由于溶液呈堿性，膨潤土溶出S132'而其它金屬雜離子大多以難溶態(tài)形式被固定在礦物中，通過固液分離可以去除膨潤土礦中的砂石及及難溶態(tài)金屬化合物，從而獲得純度較高的蒙脫石結(jié)構(gòu)膠質(zhì)。用酸活化蒙脫石膠質(zhì)時，主要產(chǎn)生以下三個方面的作用:(I)體積較小的H+可以置換蒙脫石層間的金屬離子，疏通孔道，Si原子由Q3Si (OAl)結(jié)構(gòu)向Q4Si (OAl)和Q3Si (1H)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，使得蒙脫石變成了有許多孔洞的骨架結(jié)構(gòu)膠體進入溶液，其結(jié)構(gòu)疏松，孔道擴大，有利于污染物分子進入并進行有效的吸附；(2)膨潤土顆粒因類質(zhì)同象含有的微量鈣、鎂、鐵等雜質(zhì)離子被浸出進入溶液中；(3)水泡過程中形成的S1廣可在此酸性條件下活化為活化硅膠。由酸活化產(chǎn)生的這種含有大量膠體及金屬陽離子的懸浮溶液，對腐植酸類物質(zhì)具有較強的吸附和聚集能力，本發(fā)明將此種溶液稱為酸活化膨潤土膠體懸浮溶液。腐植酸是一類天然有機高分子物質(zhì)，具有較大的表面積和表面能，富含羧基、酚羥基、醌基和甲氧基等活性基團，這些基團作為電子給體，大部分與二價Hg2+的空軌道形成配位鍵，少量的活性基團以離子交換的形式與Hg2+結(jié)合，生成腐植酸-汞配合物。當向生成腐植酸-汞配合物的廢水中加入酸活化膨潤土膠體懸浮溶液并將廢水PH值調(diào)至中性時，懸浮溶液中帶孔洞的蒙脫石骨架以及活化硅膠具有巨大的比表面積和羥基化表面，通過吸附作用可吸附水中的腐植酸-汞配合物。此外，腐植酸鈉-汞配合物在水溶液中具有膠體性質(zhì)，當懸浮溶液中的金屬陽離子與腐植酸鈉-汞配合物水溶液接觸時會促使腐植酸鈉-汞配合物產(chǎn)生膠凝作用，容易和帶孔洞的蒙脫石骨架以及活化硅膠發(fā)生聚集，在助凝劑的作用下快速生成絮凝體，通過沉淀分離過程可達到從水中去除汞的目的。
[0017]本發(fā)明具有如下有益效果:相對于現(xiàn)有方法，本發(fā)明采用了自然界廣泛存在的有機高分子物質(zhì)為重金屬捕集劑，采用了天然粘土一膨潤土進行改性制備吸附劑和混凝劑，利用腐植酸和改性膨潤土的共同作用去除水中Hg2+;本發(fā)明方法的廢水處理工藝過程簡單，反應(yīng)條件溫和，易于實現(xiàn)工程化應(yīng)用；本發(fā)明方法Hg2+去除率高，處理成本低廉，具有明顯的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益。
[0018]具體實施方法
本發(fā)明去除水中Hg2+的方法包括以下步驟:
(1)、將鈉基膨潤土原礦粉碎至粒徑小于2_，加入去離子水浸泡，固液分離，得到下層固體和上層漿