[发明专利]一种调控Cu(III)生成并原位利用的方法及应用

说明书

本发明公开了一种调控Cu(III)生成并原位利用的方法及应用，属于废水处理领域，该方法包括步骤S1、配料：向含Cu的重金属络合物废水中投加破络剂，并搅拌均匀；所述破络剂包括过硫酸盐、过氧化物、重铬酸盐、高碘酸盐、三价钴盐中的一种或多种；步骤S2、辐照：将搅拌均匀的废水通过UV辐照，Cu和破络剂反应产生Cu(III)，对重金属络合物进行破络、降解。本发明利用UV激发Cu与破络剂形成的Cu(III)具有显著的选择性，在破络时受共存有机物和无机离子的干扰较小，重金属络合物的降解速率高。

技术领域

本发明属于废水处理领域，更具体地说，涉及一种调控Cu(III)生成并原位利用的方法及应用。

背景技术

随着工业的发展，重金属污染成为环境保护的热点与难点问题。据统计，我国每年产生400亿t左右的工业废水，其中重金属废水约占10％，主要包括铜、镍、铬等重金属元素。这些重金属废水的排放严重污染了地表水与地下水等水环境，使可利用水资源总量急剧下降，且导致土壤中重金属含量增加，最终严重威胁了生态环境与人体健康。另外由于电镀，染色，印刷等行业中螯合剂的大量使用，主要包括酒石酸，柠檬酸，乙二胺四乙酸(EDTA)以及次氮基三乙酸(NTA)等，使得游离的重金属离子与这些配体络合成为重金属络合物(HMCs)。这些络合物通常具有极强的稳定性、水溶性好等特点，广泛存在于天然水和废水中，增加了重金属在环境介质中的扩散，扩大了污染范围。重金属废水通常含有典型浓度为几到几十mg/L(以重金属计)的HMCs，占总重金属的很大一部分。HMCs通常可以根据与重金属络合的官能团进行分类，如羧基、氨基、氨基-羧基、酚羟基、膦酸和巯基。当Ni(II)、Cr(III)、Cu(II)、Hg(II)、Cd(II)和Pb(II)等重金属与配体结合时，重金属的环境归宿和毒性可以显着影响。

合金相比于单一纯金属具有更优异性能，例如铜合金具有高温强度，高温抗疲劳，耐腐蚀性高、耐磨性好等优点，还具有良好的延展性、可锻造性，容易加工，无磁性而被电镀、印刷电路板、表面处理、印染和金属冶炼等行业广泛使用。在电镀行业中，除了很多镀件要求电镀铜之外，一些镀镍、镀铬、镀锡、镀银等非镀铜器件也常以镀铜层为底层，由此产生了大量铜与镍、铬、镉、锰等重金属混合的废水。这些废水成分复杂，多种金属种类与形态多样，难以通过加碱沉淀、离子交换和吸附等传统处理工艺处理。

“氧化破络-沉淀”两步法是处理络合重金属废水的主要策略，其中高级氧化技术(AOPs)是使用最为广泛的破络方法。主要包括Fenton氧化法、臭氧氧化法、电化学氧化法、光催化氧化法等。以上AOPs利用无选择性的HO·破坏重金属与配体中N、O等原子之间的强力键合，释放出重金属离子便于后续化学沉淀等常规手段去除。废水中通常含有大量的稳定剂、光亮剂、表面活性剂等有机物和高浓度的酸、碱、Cl^-、NO₃^-、SO₄^2-等无机离子，且浓度普遍达数十至数百mg/L，使得上述AOPs在实际处理过程中大量的HO·被高浓度的共存有机物或离子无效消耗，导致破络效率不高。因此，亟待发展适用于复杂工业废水高效处理的选择性破络技术。

经检索，专利CN108545803A公开了一种光促破络复合药剂与UV联用降解铜络合物并同步除铜的方法，其步骤为：向含铜络合物的废水中投加破络复合药剂并搅拌，然后进行UV辐照，同时铜以黑色沉淀形式析出，即完成铜络合物的处理与铜的同步回收。该发明利用破络复合药剂对含铜络合物进行降解，其中破络复合药剂包括过硫酸盐。但针对多种重金属存在的体系，其降解性能有限。专利CN111392847A的发明公开了一种利用背景污染物促进痕量铜离子生成Cu(III)的水处理方法，该方法利用痕量的Cu(II)与单过硫酸盐形成络合物产生Cu(I)，Cu(I)在中偏碱性条件下与单过硫酸盐生成Cu(III)，降解有机物，但该方法需要利用pH调节剂调节含有机污染物废水的pH至中碱性，不适用于酸性条件下的重金属络合物，且实验中调节pH，步骤繁琐，试剂存在污染。

发明内容

1.要解决的问题