[发明专利]一种采用层状双金属氢氧化物回收利用污水中重金属离子的方法

说明书

技术领域

本发明属于污水中重金属回收利用技术领域，特别涉及一种采用层状双金属氢氧化物回收利用污水中重金属离子的方法。

技术背景

工业标准中将密度大于4或5的金属定义为重金属。常见的重金属有Pb，Zn，Ni，Cd，Cu等，除了Mn，Zn，Cu等少数几种，大部分的重金属元素都是对生命活动无意义的元素。而当重金属的含量累积到一定程度时，则会对动物体产生极大的危害。重金属在自然界中是以对人体无害的自然浓度广泛存在的，可是由于人类对于重金属的不合理开采和应用，导致了如Pb，Ni，Hg，Cd等重金属在大气，土壤和水资源中沉积，并在达到一定的沉积量后对这些环境资源都造成了污染和破坏，而这些重金属又通过生态循环，食物链等方式进入了人体或者其他生命体内，从而导致了一系列的疾病，污水中重金属离子污染逐渐成为国家和社会重点关注的问题。

污水中重金属离子现行的处理工艺基本上采用向其中投入碱(烧碱或石灰)、聚合氯化铝(PAC)和有机絮凝剂(PAM)的方法(即之前所提到的氢氧化物沉淀法)，具体操作是：先将待处理废水的pH升至10～13，由于反应物碱过量而迫使碱与重金属的反应朝着生成氢氧化物的方向进行。由于pH＞9，排放口再度用酸中和使pH值降到9以下。然而其缺点在于：①中和沉淀后，废水中若pH值高，需要中和处理后才可排放；②废水中常常有多种重金属共存，当废水中含有Zn、Pb、Al等两性金属时，pH值偏高，可能有再溶解倾向；③废水中有些阴离子，如卤素、氰根、腐殖质等，有可能与重金属形成络合物，因此在中和之前需经过预处理；④有些颗粒小，不易沉淀，则须加入絮凝剂辅助沉淀生成。

层状双羟基复合金属氢氧化物(Layered Double Hydroxide，简写为LDH)是一类最具代表性的阴离子型粘土，其主体一般由两种金属的氢氧化物构成。又称为水滑石类化合物，包括水滑石(Hydrotalcite)和类水滑石(Hydrotalcite-like compound)，LDH的插层化合物称为插层水滑石。水滑石、类水滑石和插层水滑石统称为水滑石类插层材料(LDHs)。近年利用水滑石进行吸附的研究十分活跃，一些水滑石吸附性能的研究相继报道，如利用水滑石对污水进行脱硫、多种染料的吸附等。但是，到目前为止利用水滑石进行重金属阳离子吸附并进一步对吸附产物进行再利用的研究报道却很少。

LDHs不仅具有造价低廉，易于制备，而且其具有较强的pH缓冲能力，因此LDHs在较宽的pH范围内都可完成吸附。LDHs的吸附量大，吸附速率也较快，吸附完成后，吸附物都会停留在LDHs上，仅需对其沉淀，操作简单。并且通过对吸附产物的回收，采用固相烧结技术得到化学组成均匀、结构均一的复合金属氧化物，从而制备得到物相组成均匀、性能优良的复合金属氧化物。是一项具有广泛应用前景的高效节能可废物再利用的现代污水处理技术。因此，利用水滑石作为新型吸附材料并将吸附产物重复再利用的研究引起人们的广泛关注，已成为近年来重金属污水处理研究领域的热点课题。

发明内容

本发明的目的在于针对重金属污水处理实际应用中需要改进的问题，开发一种利用层状双金属氢氧化物作为吸附剂并对污水中重金属回收利用的新的应用方法。

本发明所述的采用层状双金属氢氧化物回收利用污水中重金属离子的方法，其具体操作步骤为：

将含有重金属离子的污水沉淀过滤，然后加入层状双金属氢氧化物，加入量为10^-3-10^-1g/ml，搅拌反应1-48h，然后离心分离、干燥，将得到的吸附产物研磨，放入马弗炉中以2-5℃/min升温速率升温至焙烧温度400-800℃，恒温2-5h，之后降温至室温，得到复合金属氧化物。

所述的重金属离子为Ni²⁺、Cd²⁺、Pb²⁺、Cr²⁺、Cu²⁺中的一种或几种。