申請(qǐng)日2015.09.24

　　公開(公告)日2015.12.02

　　IPC分類號(hào)C02F1/28; B01J20/06; C02F1/62

　　摘要

　　本發(fā)明提供一種利用納米二氧化鈦去除廢水中汞離子的方法，將納米二氧化鈦添加到含汞廢水中，調(diào)節(jié)廢水的pH值為3~8，使納米二氧化鈦能夠通過吸附作用去除廢水中的汞離子;所述的納米二氧化鈦的粒徑為100nm、5nm和25nm的任一種。納米二氧化鈦的最佳添加量是粒徑100nm的納米二氧化鈦2.0g·L-1、粒徑5nm的納米二氧化鈦7.5g·L-1或粒徑25nm的二氧化鈦10.0g·L-1。最優(yōu)方案為：溶液pH=8.0，100nm?TiO2添加量為2.0g?L-1,初始Hg2+濃度為25mg?L-1，吸附10min。在此條件下，Hg(Ⅱ)去除率為99.9%。

　　權(quán)利要求書

　　1.一種利用納米二氧化鈦去除廢水中汞離子的方法，其特征在于，將納米二氧化鈦添加到含汞廢水中，調(diào)節(jié)廢水的pH值為3~8，使納米二氧化鈦能夠通過吸附作用去除廢水中的汞離子;所述的納米二氧化鈦的粒徑為5~100nm。

　　2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用納米二氧化鈦去除廢水中汞離子的方法，其特征在于，所述的納米二氧化鈦的粒徑為100nm，其添加量以含汞廢水的體積計(jì)為2.0g·L-1。

　　3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用納米二氧化鈦去除廢水中汞離子的方法，其特征在于，所述的納米二氧化鈦的粒徑為5nm，其添加量以含汞廢水的體積計(jì)為7.5g·L-1。

　　4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用納米二氧化鈦去除廢水中汞離子的方法，其特征在于，所述的納米二氧化鈦的粒徑為25nm，其添加量以含汞廢水的體積計(jì)為10.0g·L-1。

　　5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的利用納米二氧化鈦去除廢水中汞離子的方法，其特征在于，將所述的納米二氧化鈦分為等量的兩份，每份連續(xù)地加入到廢水中，兩次間隔時(shí)間為15min。

　　6.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的利用納米二氧化鈦去除廢水中汞離子的方法，其特征在于，調(diào)節(jié)廢水的pH值為7~8。

　　7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的利用納米二氧化鈦去除廢水中汞離子的方法，其特征在于，廢水的pH為8，吸附時(shí)間不少于5min。

　　8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的利用納米二氧化鈦去除廢水中汞離子的方法，其特征在于，粒徑為100nm的納米二氧化鈦的添加量為2.0g·L-1，廢水的初始Hg2+濃度為25mg·L-1，吸附時(shí)間為10min。

　　說明書

　　一種利用納米二氧化鈦去除廢水中汞離子的方法

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明屬于納米材料應(yīng)用和含重金屬廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用納米二氧化鈦去除廢水中汞離子的方法。

　　背景技術(shù)

　　汞是一種常見的重金屬污染物，具有高毒、難降解和生物富集的特點(diǎn)，易造成心血管、腎臟、胃腸、中樞神經(jīng)系統(tǒng)的損傷。使用汞的行業(yè)很多，如采礦、石化、冶金和電氣等，這在很大程度上增大了廢水量。常用的去除廢水中汞的方法包括化學(xué)沉淀法、離子交換法、膜過濾法、吸附法等;其中，吸附法操作簡(jiǎn)單、成本低、去除效果好、吸附劑來源多，被廣泛應(yīng)用。傳統(tǒng)處理方法處理含汞廢水有一個(gè)共同的缺點(diǎn)，即用于處理汞濃度為1~100mg/L的廢水時(shí)操作費(fèi)用和原材料成本相對(duì)較高，難以達(dá)到新的排放標(biāo)準(zhǔn)，且存在二次污染問題。我國2014年7月發(fā)布的《錫、銻、汞工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定廢水中汞的排放限值在2016年以前執(zhí)行0.05mg/L。此外，釩工業(yè)、鋼鐵工業(yè)和鉛鋅工業(yè)等工業(yè)廢水中汞的排放標(biāo)準(zhǔn)都有所提高。國外對(duì)含汞廢水的排放和地表水中汞的濃度水平也非常嚴(yán)格。因此，含汞廢水的排放問題是一個(gè)全球關(guān)注的重要環(huán)境問題，對(duì)我國這樣一個(gè)淡水資源缺乏且污水排放相對(duì)嚴(yán)重的國家而言，重金屬廢水的處理問題顯得更為重要和迫切。

　　納米二氧化鈦(TiO2)分為銳鈦礦型，金紅石型和板鈦礦型3種晶型，前兩者應(yīng)用較多，外觀均為白色粉末，尺寸在100nm以下。與普通塊體材料相比，納米顆粒隨粒徑的減小，其表面原子數(shù)急劇增加，表面積和表面結(jié)合能也隨之增大，且表面原子具有不飽和性，因而具有較強(qiáng)的吸附能力。隨著納米技術(shù)在污染物處理方面的研究與發(fā)展，利用納米TiO2的吸附特性處理含汞廢水逐步受到國內(nèi)外研究者的關(guān)注，如納米孔炭(NC)及乙二胺修飾的NC材料(NC-EDA)、固載型納米MnO2材料等。NC材料對(duì)汞離子具有吸附能力，經(jīng)乙二胺修飾后，材料的吸附性能顯著提高。殼聚糖負(fù)載納米MnO2是去除含汞廢水的有效材料，并解決了納米MnO2不易與水分離的難題。

　　由于納米TiO2具有良好的吸附性、抗光腐蝕性，且性能穩(wěn)定，毒性小，有利于汞的安全回收，其吸附方法成為目前處理含汞廢水最有發(fā)展前景的方法之一。但何種納米TiO2材料的吸附效果最好、汞離子被吸附的最佳條件等因素都是本領(lǐng)域尚未解決的難題。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題提供一種利用納米二氧化鈦去除廢水中汞離子的方法。

　　為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

　　一種利用納米二氧化鈦去除廢水中汞離子的方法：將納米二氧化鈦添加到含汞廢水中，調(diào)節(jié)廢水的pH值為3~8，使納米二氧化鈦能夠通過吸附作用去除廢水中的汞離子;所述的納米二氧化鈦的粒徑為100nm、5nm和25nm的任一種。

　　其中，納米二氧化鈦的添加量是粒徑100nm的納米二氧化鈦2.0g·L-1，即每升廢水中2.0g該粒徑的納米二氧化鈦(下同);粒為徑5nm的納米二氧化鈦7.5g·L-1或粒徑為25nm的二氧化鈦10.0g·L-1。

　　為了進(jìn)一步提高吸附率，將粒徑為100nm和5nm的納米二氧化鈦可以分等量的兩份，每份連續(xù)地加入到廢水中，兩次間隔15min。

　　通過分析pH值對(duì)吸附的影響，當(dāng)粒徑100nm的納米二氧化鈦的添加量為2.0g·L-1或粒徑5nm的納米二氧化鈦的添加量為7.5g·L-1時(shí)，優(yōu)選地將廢水的pH值調(diào)節(jié)為7~8;通過分析對(duì)吸附時(shí)間的影響，廢水的pH=8，吸附時(shí)間不少于5min。

　　本方法最佳處理效果的條件是，粒徑為100nm的納米二氧化鈦的添加量為2.0g·L-1，廢水的初始Hg2+濃度為25mg·L-1，pH=8，吸附時(shí)間為10min。

　　與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：

　　1、通過對(duì)模擬含汞廢水的吸附實(shí)驗(yàn)，檢驗(yàn)了三種不同粒徑的納米TiO2的吸附效果，并成功地確定了不同粒徑納米TiO2的最佳添加量等條件，有利于進(jìn)一步選擇最優(yōu)吸附材料。在確定最佳添加量的前提下，選擇較優(yōu)的吸附材料，進(jìn)一步驗(yàn)證不同因素對(duì)吸附汞離子的影響，并最終確定了本方法去除汞離子的最佳條件。

　　2、本發(fā)明提供的方法解決了何種納米TiO2材料的吸附效果最好這一問題，也提供了汞離子被吸附的最佳條件，讓使用納米TiO2材料吸附汞離子在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用成為可能。

　　3、本發(fā)明提供的方法中使用的納米二氧化鈦成本較低，也成功地解決了傳統(tǒng)吸附方法中處理汞濃度為1~100mg/L的廢水時(shí)操作費(fèi)用和原材料成本相對(duì)較高的問題。

　　4、采用本發(fā)明提供的方法處理過的含汞廢水能達(dá)到國家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)，且不存在二次污染問題。