技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于環(huán)境重金屬污染治理領(lǐng)域，具體涉及一種新型材料電氣石在治理廢水特別是酸性廢水中的重金屬污染治理的應(yīng)用。

技術(shù)背景

隨著工業(yè)化和城市化的推進(jìn)，電鍍、印染、采礦、冶金和化工等每年生產(chǎn)大量的含重金屬離子的廢水，從而導(dǎo)致重金屬污染日益嚴(yán)重。重金屬難降解并能通過(guò)食物鏈而生物富集，構(gòu)成對(duì)生物和人體健康的嚴(yán)重威脅，特別像鎘(Cd)進(jìn)入人體中主要累積在肝、腎、胰腺、甲狀腺和骨骼中，造成貧血、高血壓、神經(jīng)痛、骨質(zhì)松軟、腎炎和分泌失調(diào)等病癥。如何有效治理廢水重金屬污染成為共同關(guān)注的問(wèn)題。

處理重金屬?gòu)U水常見(jiàn)方法主要有吸附法、化學(xué)沉淀、離子交換、膜分離等方法。其中，化學(xué)沉淀、離子交換、膜分離對(duì)廢水中重金屬污染治理存在著成本高的問(wèn)題，而吸附法便成為非常有效的常用方法。近幾年，許多天然礦物類吸附劑如沸石、石英、磷灰石、針鐵礦、方解石、白云石等被應(yīng)用于水體重金屬吸附研究中。然而這些吸附劑用于處理酸性水體重金屬吸附時(shí)吸附量低。因此，尋求可治理酸性廢水重金屬污染的新型材料是環(huán)境科學(xué)關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題。

電氣石(tourmaline)是一種良好的生態(tài)智能和功能材料，也是很好的綠色環(huán)保材料。它是一種典型的高溫氣成礦物，其化學(xué)成分非常復(fù)雜。直到電氣石晶體結(jié)構(gòu)確定后，比較合理的成分結(jié)構(gòu)式才被提出，通式為XYZSi₆O₁₈(BO₃)₃W₄，式中X＝Na⁺，Ca²⁺，K⁺或者空位；Y＝Mg²⁺，F(xiàn)e²⁺，Mn²⁺，Al³⁺，F(xiàn)e³⁺，Mn³⁺，Cr³⁺，Ti⁴⁺，Li⁺；Z＝Al³⁺，F(xiàn)e³⁺，Cr³⁺，Mg²⁺；W＝OH^-，F(xiàn)，O^2-，X，Y，Z三位置的原子和離子種類不同，導(dǎo)致電氣石成分和顏色不同。電氣石具有永久的自發(fā)靜電場(chǎng)的自發(fā)極化現(xiàn)象、輻射遠(yuǎn)紅外線、釋放負(fù)離子、持續(xù)發(fā)生直流靜電、釋放礦物質(zhì)和微量元素的特點(diǎn)。

2011年王翠蘋等首次利用電氣石吸附接近工業(yè)強(qiáng)酸性廢水中重金屬離子，基本克服了吸附法對(duì)酸性廢水重金屬吸附難的問(wèn)題，為酸性廢水治理提供了一種新的吸附材料和治理技術(shù)

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)酸性重金屬污染治理難且吸附量低的問(wèn)題，提出了一種新型材料-電氣石對(duì)強(qiáng)酸性廢水中Cd²⁺能快速、有效去除。

本發(fā)明的詳細(xì)描述：

在重金屬污染的強(qiáng)酸性溶液中，加入少量電氣石，對(duì)重金屬進(jìn)行吸附特性和吸附量評(píng)價(jià)本發(fā)明所用電氣石粒徑為800nm的電氣石，購(gòu)買于天津市鴻雁礦產(chǎn)品有限公司，該電氣石產(chǎn)于新疆。主要化學(xué)成分為：SiO₂36.75％，Al₂O₃33.62％，F(xiàn)e₂O₃12.19％，TiO₂0.57％，B₂O₃9.78％，F(xiàn)eO?1.7％，CaO?0.4％，MgO?4.76％，K₂O?0.14％，Na₂O?0.74％，P₂O₅0.19％，H₃O⁺1.0％和MnO?0.21％。

具體工藝參數(shù)：

1.吸附時(shí)間對(duì)電氣石去除Cd²⁺的影響

電氣石用量6g/L，鎘離子溶液濃度為100mg/L，溶液pH為4.0，吸附時(shí)間5min-48h。

2.pH值對(duì)電氣石去除Cd²⁺的影響

為考察電氣石在不同酸堿度溶液中對(duì)重金屬吸附能力，分別將Cd²⁺溶液調(diào)整2-8，吸附時(shí)間為24h，電氣石用量為2g/L，鎘離子溶液濃度為100mg/L。

3.溫度對(duì)對(duì)電氣石去除Cd²⁺的影響

為接近環(huán)境實(shí)際溫度，本實(shí)驗(yàn)溫度分別采取為15，25和35度，溶液pH為4，吸附時(shí)間為24h，電氣石用量為2g/L，鎘離子溶液濃度為100mg/L。