[发明专利]一种处理重金属废水的一体化工艺

权利要求书

1.一种处理重金属废水的一体化工艺，其特征在于采用一体化反应器处理重金属废水，利用纳米零价铁的吸附/氧化还原特性，在主反应区内实现重金属污染物质从水体中转移至纳米零价铁颗粒表面，并在回流区顺利完成固液分离；所述一体化反应器为圆筒状结构，分为主反应区(1)、回流区(2)、沉淀区(3)以及出水区(4)，主反应区(1)位于反应器中部，主反应区(1)顶部连通回流区(2)，下部连通沉淀区(3)，回流区(2)下部开口连通出水区(4)，回流区(2)底部为沉淀区(3)，主反应区(1)内设有搅拌器(5)，出水区(4)上沿设置导水槽(6)，主反应区(1)底部开口设置重金属废水进口(7)和纳米零价铁进出口(8)；具体步骤如下： 

（1）纳米零价铁的制备

在转速为160-220rpm的搅拌条件下，将浓度为9.3-9.6 g/L的硼氢化钠逐滴滴加到7.8 g/L的氯化铁溶液中，反应结束后继续搅拌20-40分钟，然后用磁铁快速将纳米零价铁与水分离，并分别用去离子水和乙醇清洗，分离后保存于无水乙醇中备用；

（2）污染物去除阶段

将重金属废水以2L/h的流速泵入一体化反应器的主反应区下端，同时将纳米零价铁泵入主反应区下端，利用搅拌提升力，使其充分混合的同时被提升至主反应区上端，控制纳米零价铁的浓度为4.8-5.2g/L，重金属废水在主反应区的水力停留时间为25-35分钟，纳米零价铁在主反应区快速吸附/还原重金属，重金属从水体中转移至纳米颗粒表面，实现废水中重金属污染物的去除；

（3）固液分离阶段

混合液离开主反应区上端进入回流区后，混合液在回流区的水力停留时间为8-12分钟，纳米零价铁在自身重力作用下沉降至沉淀区，沉淀区时间为8-12分钟，通过搅拌器搅拌形成的吸引力使位于沉淀区的纳米零价铁再次进入主反应区1，实现纳米零价铁的循环利用；经处理的水则进入出水区，出水区的水力停留时间为8-12分钟，随后经出水堰进入导水槽排出反应器，同时实现了固液分离和纳米零价铁的回流；

（4）纳米零价铁的更新

一体化反应器间歇排出吸附有重金属的纳米零价铁，并注入步骤(1)所得的纳米零价铁，保持纳米零价铁的浓度为4.8-5.2g/L，用以维持纳米零价铁的反应活性和吸附容量。

2.根据权利要求1所述的一种处理重金属废水的一体化工艺，其特征在于所述纳米零价铁为FeCl₃溶液和NaBH₄溶液混合发生氧化还原反应制得，粒径范围1～100 nm，平均粒径30～70 nm，比表面积达20～40 m²/g，该湿纳米零价铁固含量在20～80g/L之间。