[发明专利]利用工业粉煤灰和纳米铁处理含重金属污染物工业废水的方法

说明书

本申请得到天津市高校“中青年骨干创新人才培养计划”(ZX110GG019)课题的资助。

技术领域

本发明属于环保技术领域，涉及工业废水处理和固体废物综合利用，特别涉及一种利用工业粉煤灰和纳米铁复合材料处理含重金属污染物工业废水的方法。

背景技术

随着社会经济的发展和人口的不断增加，工业废水排放量也急剧增加，大量的重金属污染物被排向了环境中。其中含镉重金属的工业废水排放对环境污染愈来愈严重，镉具有生物蓄积性和毒性，并且难降解，威胁人体健康，有毒重金属对水环境的污染逐渐成为全球性问题，早在工业革命时期，就发生了一系列的环境污染事件，在世界十大环境污染事件中，20世纪60年代震惊世界的日本公害病痛痛病，就是由含镉废水污染水体造成的。镉是一种灰白色的金属，镉电镀可以为钢、铁等提供一种抗腐蚀性的保护层，具有吸附性好且镀层均匀光洁等特点。因此，工业上90%的镉被用于电镀、颜料、塑料稳定剂、合金及电池等行业，含镉废水的来源还包括金属矿山的采选、冶炼、电解、农药、医药、纺织印染等行业的生产过程中，排放到环境中的重金属污染物不能被微生物降解，只能被转移、稀释、积累或者改变其形态，所以也就难以通过水体自净作用消除其危害消，有毒重金属在环境长中可以长期停留并积累，通过食物链逐级富集放大毒性导致其对人类健康构成威胁，引起人们广泛的重视。镉是人体非必需元素，是已知的最易在体内蓄积的有毒物质，镉的不断累积，可使接触者产生各种病变。如含镉废水未经严格处理，易引起生物体的慢性中毒，危害较大，其中毒性最大的为氯化镉。含镉废水的处理方法主要包括化学沉淀法、铁氧化法、吸附法、离子交换法、膜分离法和生物法，目前水中重金属去除的思路主要有两个，一是通过吸附等方法使污染物从水体中被彻底去除，二是降低污染物的迁移转化能力。

吸附法是应用最广泛的方法，粉煤灰可以用于水中重金属的吸附，粉煤灰具有较大的比表面积及离子交换容量，吸附性能较好，可用于废水中重金属的吸附处理。粉煤灰虽可用于建筑工程行业等领域，但其科技含量较低，粉煤灰中含有二氧化硅和氧化铝成分，是一种物质资源。粉煤灰去除水中重金属机理主要是吸附作用。粉煤灰的吸附作用主要有物理吸附和化学吸附。物理吸附是指粉煤灰与吸附质之间通过分子间作用力而产生的吸附，在吸附过程中物质不会改变原来的性质，粉煤灰的吸附效果较主要取决于吸附剂的孔道分布结构与比表面积。随着孔隙率和比表面积的增加，吸附容量也随之增加。化学吸附是指粉煤灰中存在大量的铝、铁、硅等活性基团，能与吸附质通过化学键作用而产生的吸附过程。这个过程往往是不可逆的，粉煤灰含有多孔玻璃体、多孔碳粒，多孔性蜂窝状组织，比表面积较大，同时具有活性基团，具有较高的吸附活性。