一種淋洗液再生材料及其應用制造技術

本發明專利技術公開了一種淋洗液再生材料及其應用，該淋洗液再生材料的制備方法包括以下步驟：(1)將炭材料置于氫氟酸和硝酸的混合溶液中，攪拌并超聲，再將所述混合溶液置于80～90℃下加熱2h以上，依次用水和氫氧化鈉溶液洗滌所述炭材料，干燥，得到活化炭材料；(2)將所述活化炭材料置于鐵離子濃度為5～10g/L的鐵離子溶液中，攪拌并超聲，再蒸發溶劑，干燥，制得所述淋洗液再生材料。本發明專利技術提供的淋洗液再生材料的應用安全環保，快速穩定，工藝流程簡單，自動化程度高，成本較低，可用于吸附砷或重金屬。

【技術實現步驟摘要】
一種淋洗液再生材料及其應用
本專利技術涉及一種淋洗液再生材料，特別涉及一種淋洗液再生材料在砷污染土淋洗液中的應用。
技術介紹
近年來，隨著工農業、采礦、冶金等產業的發展，土壤污染日益嚴重，特別是礦區及金屬冶煉行業區域土壤中砷嚴重超標。砷劇毒且砷酸鹽易溶于水，因此露天存放易污染周邊土壤及水體。作為一種有毒類金屬元素，它不僅可以引起人體肝、腎功能損害，破壞神經、血液及免疫系統，甚至會引發癌癥。目前，國內外處理砷污染土壤，主要有淋洗和穩定固定化兩種修復技術。對于目標為降低土壤中砷總量土壤修復，化學淋洗具有獨特的優勢。其中，對于淋洗液的再生是淋洗技術中不可忽視的重要問題。淋洗液的再生與含砷廢水的處理不完全相同，其處理目的不僅需要將淋洗液中的砷從水中分離出去，同時還需要盡量保證處理后的水質能重復用于污染土的淋洗，此外淋洗工程完成后的最終排放污水滿足我國現行綜合污水排放標準(水中砷的限量值為0.5mg/L)。目前，國內外處理含砷廢水的方法主要有沉淀法、離子交換法、生物法、膜法、電凝聚法、吸附法等。這些方法均有各自的特點。沉淀法除砷技術較為完善，應用廣泛，但處理后產生大量廢渣，造成二次污染，除砷效率低，且廢水中含有大量鐵或鈣離子，不能回用；離子交換法適用于處理量不大、組成單一、回收價值高的廢水，但工藝復雜、成本高，難以實現工業化生產；生物法中微生物對周邊環境要求苛刻，且砷具有毒性，應用范圍有限；膜分離法處理成本高，不適合大規模處理廢水；電凝聚法操作技術條要求較高；吸附法是利用吸附劑提供的大比表面積，通過砷污染物與吸附劑間較強的結合力達到去除砷的目的，具有良好的應用前景。目前，國內外主要采用的吸附劑包括顆粒活性炭、活性炭纖維、天然沸石、分子篩、活性氧化鋁、高聚物吸附樹脂等。活性炭具有多孔結構能吸附水中的重金屬陽離子，但是砷常以AsO43-、HAsO42-H2AsO4-或AsO33-等陰離子存在于水中，活性炭對其的吸附能力較差，此外一般活性炭價格昂貴，不利于大量處理含As廢水；天然沸石和分子篩含有鋁硅酸鈉，雖然具有多孔結構，但對砷吸附作用有限，且不利于含砷廢水分離；活性氧化鋁對砷吸附容量較小，不適用于一般含砷廢水處理；高聚物吸附樹脂對As吸附性能較好，但是材料制備過程過于復雜，對水質要求高，不利于處理多離子共存的廢水。總體而言，這些吸附劑或多或少具有價格昂貴、吸附能力低、不易分離、無法再生等特點，限制了吸附劑廣泛使用。
技術實現思路
本專利技術為解決傳統吸附劑價格昂貴、對砷污染土淋洗液中砷吸附作用不強的技術問題，提供一種經濟的淋洗液再生材料，這種再生材料合成方便、吸附能力強，可廣泛用于砷污染土淋洗液的再生。本專利技術的技術方案是，提供一種淋洗液再生材料，其制備方法包括以下步驟：(1)將炭材料置于氫氟酸和硝酸的混合溶液中，攪拌并超聲，再將所述混合溶液置于80～90℃下加熱2h以上，依次用水和氫氧化鈉溶液洗滌所述炭材料，干燥，得到活化炭材料；(2)將所述活化炭材料置于鐵離子濃度為5～10g/L的鐵離子溶液中，攪拌并超聲，再蒸發溶劑，干燥，制得所述淋洗液再生材料。進一步地，所述鐵離子溶液中鐵離子的質量為所述活化炭材料質量的5～20％。進一步地，所述鐵離子溶液為氯化鐵、硝酸鐵和/或硫酸鐵溶液。進一步地，所述炭材料為半焦、活性炭和/或生物炭。進一步地，所述炭材料的粒徑為20～60目。進一步地，所述活化炭材料的質量︰鐵離子溶液的體積＝1︰(5～25)g/mL。進一步地，所述氫氟酸和硝酸的體積比為1︰(1～2)。進一步地，所述氫氟酸的質量分數為10～20％。進一步地，所述硝酸的質量分數為20～40％。本專利技術進一步提供一種所述的再生材料在砷污染土淋洗液中的應用。本專利技術用氫氧化鈉洗滌是為了使炭材料表面呈堿性，便于吸附溶液中的Fe3+陽離子；鐵離子溶液濃度需要一定合適的范圍，鐵離子濃度過低，活化炭材料表面吸附的鐵離子過少；鐵離子濃度過高，吸附過飽和，甚至會將活化炭材料表面孔隙堵塞；都不利于此再生材料對淋洗液中砷的吸附。應用于砷污染土淋洗液的再生材料應具有如下特點：能有效去除水中As(III)或As(V)、高選擇性和吸附能力、易于與水分離、價格低廉，且處理后的淋洗液滿足重復用于污染土淋洗的條件。本專利技術的目的是研發出一種砷污染土淋洗液再生處理材料。所選用材料半焦表面具有一定孔隙結構，但是未經活化和改性的半焦，其吸附能力有限。用氫氟酸活化半焦，可以去除半焦表面的飛灰和一些礦物質，增大半焦表面孔隙結構和比表面積；硝酸在加熱條件下具有強氧化性，能將半焦表面含碳物質氧化，腐蝕和破孔，生成含有羧基、羰基等含氧基團，這些基團能與大量陽離子鐵結合。鐵鹽作為一種常見的沉淀劑，可以與砷酸根形成沉淀，將As吸附在半焦表面。此外，在持續不斷加熱條件下，鐵鹽溶液能在半焦表面水解、分解產生Fe3O4、Fe2O3、FeO(OH)、Fe(OH)3等物質，它們具有強力的吸附性能，能大量吸附水中砷。該吸附劑呈顆粒狀，易于分離、價格低廉，且活化后的吸附劑具有較大的比表面積和孔隙率，在負載鐵離子后能大量吸附水中As(III)和As(V)，大大降低淋洗液中的砷含量，使淋洗液得到再生；其中As(III)和As(V)分別表示三價As和五價As。同樣，也可利用活性炭或生物炭等其他炭材料代替半焦制備此再生材料。本專利技術使用超聲與機械攪拌相結合，半焦等炭材料進入溶液中時，表面會吸附大量氣泡，超聲可以去除半焦表面的氣泡，有利于后續鐵離子進入半焦表面，此外，攪拌可以使半焦與溶液混合均勻，利于后續半焦上鐵的負載。將上述方法制備的再生材料裝入柱狀吸附器中，淋洗液通過泵注入吸附柱，出水可直接或添加淋洗助劑后用于砷污染土的淋洗。本專利技術的有益效果是，用于吸附砷污染土淋洗液的再生材料呈粒狀，吸附砷之后可以很容易的分離；此再生材料的制備和應用均在較低溫度下實現，操作簡單、方便，且材料的成本也很低；活化炭材料，具有大的比表面積和高孔隙率、較高的機械強度，在負載鐵離子后，活化炭材料表面具有大量的活性吸附中心，對于As(III)和As(V)有高效吸附的能力，且生成的沉淀存在于半焦表面孔隙中，無需添加絮凝劑，比傳統沉淀法產生更少的污泥渣，不產生或產生較少二次污染；本專利技術制備的吸附材料顆粒物亦可應用于吸附柱淋洗液再生設備中，能吸附其他重金屬；本專利技術提供的淋洗液再生材料的應用安全環保，快速穩定，工藝流程簡單，自動化程度高，成本較低。具體實施方式為了使本專利技術的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下實施例，對本專利技術進行進一步詳細說明。本專利技術實施例中用原子熒光光譜儀(AFS)測定As濃度，測試儀器為北京海光9600原子熒光光譜儀；儀器使用條件為：實驗室溫度25℃，負高壓(300V)，A道燈電流(80mA)，B道燈電流(0mA)，觀測高度(10mm)，氬氣壓力0.25MPa，測量方法(stdcurve)。實施例1比較不同方法活化半焦吸附砷效果，具體步驟如下：(1)炭材料的活化：將半焦置于20％氫氟酸和40％硝酸的混合溶液中，攪拌均勻，超聲10min，待材料表面氣泡散盡后，在85℃水浴中加熱2h，依次用水和氫氧化鈉溶液洗滌后，在110℃干燥2.5h；(2)鐵材料的負載：將步驟(1)中獲得活化炭材料和未經活化炭材料分別放入鐵質量相當于半本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種淋洗液再生材料，其特征在于，其制備方法包括以下步驟：(1)將炭材料置于氫氟酸和硝酸的混合溶液中，攪拌并超聲，再將所述混合溶液置于80～90℃下加熱2h以上，依次用水和氫氧化鈉溶液洗滌所述炭材料，干燥，得到活化炭材料；(2)將所述活化炭材料置于鐵離子濃度為5～10g/L的鐵離子溶液中，攪拌并超聲，再蒸發溶劑，干燥，制得所述淋洗液再生材料。

【技術特征摘要】
1.一種淋洗液再生材料，其特征在于，其制備方法包括以下步驟：（1）將炭材料置于氫氟酸和硝酸的混合溶液中，攪拌并超聲，再將所述混合溶液置于80～90℃下加熱2h以上，依次用水和氫氧化鈉溶液洗滌所述炭材料，干燥，得到活化炭材料；（2）將所述活化炭材料置于鐵離子濃度為5～10g/L的鐵離子溶液中，攪拌并超聲，再蒸發溶劑，干燥，制得所述淋洗液再生材料；所述炭材料為半焦、活性炭和/或生物炭，所述氫氟酸和硝酸的體積比為1︰(1～2)；所述氫氟酸的質量分數為10～20%，所述硝酸的質量分...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李勇，郭沨，童純清，陳湘斌，杜成瓊，黎慧娟，陸曉華，王琳玲，童宏祥，
申請(專利權)人：中國電建集團中南勘測設計研究院有限公司，湖南中南水務環保科技有限公司，
類型：發明
國別省市：湖南;43