利用工业废水中金属离子制备镁铁类水滑石的方法与流程

1.本发明涉及废水处理技术领域，具体涉及一种利用工业废水中金属离子制备镁铁类水滑石的方法。

背景技术：

2.层状双金属氢氧化物(layered double hydroxides,ldhs)是水滑石(hydrotalcite,ht)和类水滑石化合物(hydrotalcite-like compounds,htlcs)的统称，是一种由层间阴离子和带正电荷的金属氢氧化物层板堆积而成的层状化合物。ldh的化学组成一般可表示为其中，m
2+
和m
3+
分别为层上二价和三价的金属阳离子，a
n-为层间电荷补偿的阴离子，m表示结晶水的含量，x范围一般为0.17≤x≤0.33。ldh因其具有特殊的层状结构，而具备了特殊的理化性质，包括结构可调控性、插层阴离子的可交换性、热稳定性以及记忆效应等。正是这些特殊的性能使得ldhs在吸附剂、催化剂等方面展现出了巨大的前景。其中铁离子所具备的潜在光电磁等特性使得铁基类水滑石在环境治理领域表现出了巨大潜力。如专利cn202110656160.1提供了一种成本低廉，稳定性好的铁镁@膨润土复合材料的制备方法，该复合材料在重金属废水处理领域表现出了优异的吸附性能；专利cn201510301001.4公开了一种处理煤气化废水的臭氧氧化催化剂的制备方法，证明了铁基水滑石在环境治理领域的应用前景。
3.与此同时，高盐有机工业废水的治理一直是废水治理领域的重点和难点，该类废水一般具有成分复杂，有机物含量高，tds含量高的特点。

技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种利用工业废水中金属离子制备镁铁类水滑石的方法，针对高盐有机工业废水成分复杂，处理难度大的问题，利用工业废水以最简单高效的方法制备水滑石，不但能有效地降低了废水中的金属离子含量和cod含量，制备出来的镁铁类水滑石也可进一步应用于环境污染治理领域，从而达到“以废治废”的目的。
5.本发明的利用工业废水中金属离子制备镁铁类水滑石的方法，以高盐工业废水未原料通过添加铁盐调控废水中的离子组成制得镁铁类水滑石；
6.进一步，包括以下步骤：
7.a.将高盐工业废水与铁盐混合均匀后调节ph值至碱性，制得混合液；
8.b.将步骤a中的混合液经陈化、过滤并用去离子水洗涤固体产物，制得镁铁类水滑石；
9.进一步，步骤a中，所述高盐工业废水为含高浓度的钙、镁离子的工业废水；
10.进一步，步骤a中，铁盐中三价铁离子含量与废水中的钙、镁二价金属离子含量的摩尔比为1：2～5；
11.进一步，步骤a中，调节ph值为10～12；
12.进一步，步骤a中，向混合液中添加氢氧化钠调节ph值；
13.进一步，步骤b中，混合溶液的陈化温度为20～80℃；陈化时间为15～24h。
14.本发明的有益效果是：本发明公开的利用工业废水中金属离子制备镁铁类水滑石的方法，以实际工业废水作为原料，通过外加铁离子和沉淀剂，即可实现工业废水中金属离子和有机物的高效去除，不但能有效地降低了废水中的金属离子含量和cod含量，其中工业废水的钙、镁离子去除率可达88％，cod的去除率可达45％，toc的最高去除率可达50％以上。且制备出来的镁铁类水滑石也可进一步应用于环境污染治理领域，在解决工业废水污染治理的同时，还降低了类水滑石的制备成本，且制备出的制备出来的镁铁类水滑石还可进一步应用于后续的臭氧催化氧化深度处理领域，达到“以废治废”的目的。本发明工艺简单，操作方便，能耗低，安全稳定，高盐有机工业废水中金属离子和有机物的协同脱除提供了一条技术路径，且本方法也适用于其他高金属含量工业废水。
具体实施方式
15.本实施例的利用工业废水中金属离子制备镁铁类水滑石的方法，以高盐工业废水未原料通过添加铁盐调控废水中的离子组成制得镁铁类水滑石；高盐有机工业废水，具有成分复杂，有机物含量高，tds含量高的特点。根据类水滑石的化学组成可以看出，工业废水中较高浓度的金属离子可作为水滑石的二价金属离子来源，而废水中的阴离子和带负电荷的有机物也可作为电荷补偿进入类水滑石层间。因此，通过外加三价的金属离子来调控水中的离子组成，理论上即可实现工业废水的有效利用。
16.本实施例中，包括以下步骤：
17.a.将高盐工业废水与铁盐混合均匀后调节ph值至碱性，制得混合液；
18.b.将步骤a中的混合液经陈化、过滤并用去离子水洗涤固体产物，制得镁铁类水滑石；
19.本实施例中，步骤a中，所述高盐工业废水为含高浓度的钙、镁离子的工业废水；铁盐中三价铁离子含量与废水中的钙、镁二价金属离子含量的摩尔比为1：2～5；向混合液中添加氢氧化钠调节ph值调节为10～12。
20.本实施例中，步骤b中，混合溶液的陈化温度为20～80℃；陈化时间为15～24h；工艺简单，操作方便，能耗低，安全稳定。
21.实施例一
22.利用工业废水中钙镁离子制备类水滑石的方法，包括如下步骤：
23.向250ml高盐工业废水中添加15.02g硝酸铁，并搅拌均匀；向上述混合溶液中缓慢滴加2m氢氧化钠至ph值至11并持续搅拌；随后将所得到的混合溶液在常温下陈化18h，最后过滤并用去离子水洗涤固体产物，得到镁铁类水滑石。
24.经计算，在通过上述工艺处理后，工业废水中cod、总硬度、toc的去除率分别达到了46.7％、88％、52％。
25.实施例二
26.向高盐工业废水中添加硝酸铁并搅拌均匀，铁盐中三价铁离子含量与废水中的钙、镁二价金属离子含量的摩尔比为1：2；向上述混合溶液中缓慢滴加氢氧化钠调节ph值至10并持续搅拌；随后将所得到的混合溶液在温度为80℃陈化15h，最后过滤并用去离子水洗涤固体产物，得到镁铁类水滑石。
27.实施例三
28.向高盐工业废水中添加硝酸铁并搅拌均匀，铁盐中三价铁离子含量与废水中的钙、镁二价金属离子含量的摩尔比为1：5；向上述混合溶液中缓慢滴加氢氧化钠调节ph值至12并持续搅拌；随后将所得到的混合溶液在温度为20℃陈化24h，最后过滤并用去离子水洗涤固体产物，得到镁铁类水滑石。
29.实施例四
30.向高盐工业废水中添加硝酸铁并搅拌均匀，铁盐中三价铁离子含量与废水中的钙、镁二价金属离子含量的摩尔比为1：3；向上述混合溶液中缓慢滴加氢氧化钠调节ph值至11并持续搅拌；随后将所得到的混合溶液在温度为60℃陈化20h，最后过滤并用去离子水洗涤固体产物，得到镁铁类水滑石。
31.实施例五
32.向高盐工业废水中添加硝酸铁并搅拌均匀，铁盐中三价铁离子含量与废水中的钙、镁二价金属离子含量的摩尔比为1：4；向上述混合溶液中缓慢滴加氢氧化钠调节ph值至10并持续搅拌；随后将所得到的混合溶液在温度为60℃陈化18h，最后过滤并用去离子水洗涤固体产物，得到镁铁类水滑石。
33.实施例六
34.向高盐工业废水中添加硝酸铁并搅拌均匀，铁盐中三价铁离子含量与废水中的钙、镁二价金属离子含量的摩尔比为1：2；向上述混合溶液中缓慢滴加氢氧化钠调节ph值至12并持续搅拌；随后将所得到的混合溶液在温度为30℃陈化23h，最后过滤并用去离子水洗涤固体产物，得到镁铁类水滑石。
35.最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

技术特征：

1.一种利用工业废水中金属离子制备镁铁类水滑石的方法，其特征在于：以高盐工业废水未原料通过添加铁盐调控废水中的离子组成制得镁铁类水滑石。2.根据权利要求1所述的利用工业废水中金属离子制备镁铁类水滑石的方法，其特征在于：包括以下步骤：a.将高盐工业废水与铁盐混合均匀后调节ph值至碱性，制得混合液；b.将步骤a中的混合液经陈化、过滤并用去离子水洗涤固体产物，制得镁铁类水滑石。3.根据权利要求2所述的利用工业废水中金属离子制备镁铁类水滑石的方法，其特征在于：步骤a中，所述高盐工业废水为含高浓度的钙、镁离子的工业废水。4.根据权利要求3所述的利用工业废水中金属离子制备镁铁类水滑石的方法，其特征在于：步骤a中，铁盐中三价铁离子含量与废水中的钙、镁二价金属离子含量的摩尔比为1：2～5。5.根据权利要求4所述的利用工业废水中金属离子制备镁铁类水滑石的方法，其特征在于：步骤a中，调节ph值为10～12。6.根据权利要求5所述的利用工业废水中金属离子制备镁铁类水滑石的方法，其特征在于：步骤a中，向混合液中添加氢氧化钠调节ph值。7.根据权利要求6所述的利用工业废水中金属离子制备镁铁类水滑石的方法，其特征在于：步骤b中，混合溶液的陈化温度为20～80℃；陈化时间为15～24h。

技术总结

本发明公开了一种利用工业废水中金属离子制备镁铁类水滑石的方法，以高盐工业废水未原料通过添加铁盐调控废水中的离子组成制得镁铁类水滑石，不但能有效地降低了废水中的金属离子含量和COD含量，其中工业废水的钙、镁离子去除率可达88％，COD的去除率可达45％，TOC的最高去除率可达50％以上。且制备出来的镁铁类水滑石也可进一步应用于环境污染治理领域，在解决工业废水污染治理的同时，还降低了类水滑石的制备成本，且制备出的制备出来的镁铁类水滑石还可进一步应用于后续的臭氧催化氧化深度处理领域，达到“以废治废”的目的。的目的。