[发明专利]磁场强化零价铁去除水中Se(IV)/Se(VI)的方法

说明书

技术领域

本发明属于水处理技术领域，涉及一种水和废水处理方法，具体涉及一种磁场强化零价铁去除水中Se(IV)/Se(VI)的方法。

背景技术

在水体中，硒的来源有两个方面：其一，个别水体流经含硒量高的地层，从而造成地下水或泉水硒的超标。一般天然水中，有六价、四价的硒，含量大多数在                                               以下，但是由于富含硒的水体污染，可造成硒含量严重超标(国家饮用水质标准)。其二，水体中的硒来自于工业的污染，这也是水体中硒的主要来源。据调查，含硒废水主要来自冶炼含硒的金属矿石、炼油、精炼铜、制造硫酸及特种玻璃行业。通常，无论工业废水还是受硒污染的原水，水中的硒主要都是以无机的硒酸根离子(SeO₄^2-)和亚硒酸根离子(SeO₃^2-)形式存在，且亚硒酸根离子(SeO₃^2-)比硒酸根离子(SeO₄^2-)更为普遍。

硒酸根和亚硒酸根离子可以利用零价铁的还原、吸附及絮凝作用去除，但是零价铁与硒酸根/亚硒酸根离子之间的反应消耗氢离子或产生氢氧根，导致反应过程中溶液pH值迅速升高，反应生成的Fe(OH)₂、Fe(OH)₃、FeOOH及各种铁氧化物等会覆盖于零价铁表面形成钝化膜。在弱酸性或中性条件下，反应初期钝化膜的孔隙率较高，对零价铁与硒酸根/亚硒酸根离子之间的反应速率影响较小，随着反应的进行，钝化膜厚度增加且孔隙率减小，会严重降低零价铁与污染物之间的腐蚀反应，从而降低污染物的去除速率。因此零价铁的除硒能力随着pH的升高和反应时间的延长而逐渐降低。

为了拓宽零价铁使用的有效pH范围、提高其反应活性并延长其使用寿命，国内外学者研制了纳米铁或铁基双金属。纳米零价铁反应活性高、尺寸小，对水中的卤代有机物、重金属、染料等的去除效果明显高于普通零价铁，但是新合成的纳米铁颗粒易被氧化，团聚现象严重，影响其反应活性，且纳米材料对人体健康和生态环境影响尚不明确，需要做详细研究和论证。铁基双金属是在零价铁表面镀上一种还原电位高的贵金属而生成的双金属，例如Fe/Pd、Fe/Pt、Fe/Ag、Fe/Ni、Fe/Cu等。研究发现通常铁基双金属比单纯的零价铁对污染物的去除效能更佳，但贵金属通常价格太高而在实际生产中难以应用，且人们对于用来合成铁基双金属的贵金属的释放及其生态毒性还有疑虑。此外，铁基双金属的反应活性受合成过程影响较大，这也限制了其应用。因此寻求其他强化零价铁去除水中Se(IV)/Se(VI)的方法迫在眉睫。

发明内容

为了拓宽零价铁使用的有效pH范围、提高其反应活性并延长其使用寿命，同时克服纳米零价铁或铁基双金属的缺陷，本发明的目的是提供一种磁场强化零价铁去除水中Se(IV)/Se(VI)的方法，该方法通过施加磁场，强化零价铁对Se(IV)/Se(VI)的去除速率，抑制钝化膜的产生，延长零价铁的使用寿命，可用于饮用水或废水中Se(IV)/Se(VI)的去除。

本发明的磁场强化零价铁去除水中Se(IV)/Se(VI)的方法包括如下两种形式：

（1）固定床形式：在零价铁固定床周围施加磁场，含Se(IV)/Se(VI)的水通过该零价铁固定床得到净化；

（2）完全混合反应器形式：在含Se(IV)/Se(VI)的水加入一定量的零价铁，采用磁力搅拌或外加磁场实现零价铁和Se(IV)/Se(VI)的快速反应从而使水得到净化。

所述含Se(IV)/Se(VI)水的pH值为4.0~7.5；

所述的零价铁为微米级零价铁或铁屑；

所述磁场为恒定磁场、交变磁场、脉动磁场或脉冲磁场中的一种；

所述磁场的强度为0.2~20.0 mT；

在固定床形式中，所述含Se(IV)/Se(VI)水在零价铁固定床中的停留时间为0.5~8.0 h；

在完全混合反应器形式中，零价铁与Se(IV)/Se(VI)质量比为25~500：1；反应时间为0.2~8.0 h。