一种原位去除废水中钒的方法与流程

本发明属于废水处理，涉及一种废水中金属钒的去除方法。

背景技术：

1、钒是一种重要的合金元素，其主要应用于钢铁、航天、化工等方面。随着金属钒使用量的不断加大，环境中钒的含量不断积累，可能会对人类、动植物的健康构成极大威胁。而钒在环境中主要有两种价态，即四价和五价，其中五价钒毒性较大且具有一定的稳定性。因此，在将含钒废水排入环境系统之前，消除废水中的过量钒并降低钒的价态，对于保护人类健康和生态系统是必要的。

2、目前国内外处理含钒废水常用方法主要有：化学沉淀法、离子交换法、吸附法、电解法以及生物法等。如关洪亮等人基于偏钒酸盐与铵盐在弱酸的条件下生成多聚钒酸铵沉淀，采用氯化铵对废水中的钒进行去除。而wang s.等以羧甲基壳聚糖为吸附剂，在微波的作用下对管道原油中的钒进行去除，实验发现，吸附剂上的氨基(-nh2)和羧基(-coo-)对钒的去除有较好的效果。adedayo bello等人用污泥中提取的fe改性高岭土，利用壳层内羟基与fe、v的表面络合作用为吸附废水中金属钒的主要机理。该研究对废水中的钒具有较好的去除效果，但吸附剂的制备步骤繁琐，增加了工艺流程。

3、cn114835097a公开了一种将磷铁渣酸化后，加入五价钒的废水中，通过化学反应将五价钒还原后，加碱使钒沉淀，达到去除废水中五价钒的效果。该发明实现了磷铁渣的转化和资源化利用，降低处理成本；但该发明主要是针对高浓度钒(1g/l-2g/l)的废水进行处理，废水中钒的去除率可达到99％以上，但出水仍需要后续处理，难以直接达到排放标准。

4、cn110104834a公开了一种处理废水中钒、镉的方法，向含钒废水中加入硫酸亚铁进行反应；通过调节ph，生成钒酸铁沉淀，并用氨基磷酸树脂对含铬溶液进行吸附去除。该发明有效地去除了废水中的金属钒、镍，但其回收率仅在90％左右，同时硫酸亚铁的加入导致处理后废水中伴有铁离子的残留，造成二次污染。

5、cn102795721a公开了一种酸性沉钒废水的处理方法，向废水中加入固体焦亚硫酸钠还原后，用fe(ⅱ)再次还原，通过加入石灰粉末，沉淀废水中的钒、镉、铁。该发明对废水中钒、镉的去除效果好，但需要投加大量的还原药剂，提高了废水处理成本。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种原位去除废水中钒的方法，先通过调节废水ph值调节钒在废水中的存在形态，再加入fe(ⅱ)，通过调节ph，使废水中的钒反应后形成沉淀，从而达到去除目的。

2、本发明的技术目的通过以下技术方案实现：

3、一种原位去除废水中钒的方法，包括以下步骤：

4、(1)先调节含钒废水的ph为1-4，于30℃-60℃下，加碱调节ph为5-8；

5、(2)向废水中加入亚铁盐，反应；

6、(3)加碱调节废水ph为8-10，反应后形成沉淀。

7、在以上技术方案中，本发明先通过调节废水ph值，改变钒在废水中的存在形态，使其主要以vo2(oh)2-的形式存在，再加入fe(ⅱ)与废水中的v(ⅴ)发生氧化还原反应，再调节为碱性环境，利用氢氧根、铁、钒的相互作用，使钒生成沉淀vo2·h2o与fe2o3·v2o5·h2o，整个过程中的反应原理如下：

8、

9、

10、vo2++2oh-→vo2·h2o(s)

11、本发明中的含钒废水泛指在工业生产过程中产生的含有一定浓度高价钒的废水，该废水中可能还不可避免地含有其它金属及有机污染物。本发明中处理的废水以金属钒为主要污染物，处理过程中可能会协同降低其它污染物的浓度，来提高废水处理效率。

12、进一步的，步骤(1)中调节ph使用的是强酸或强碱，具体的，为硫酸、氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液，其质量浓度均为1-10％，优选5-8％。

13、进一步的，步骤(1)中以强酸调节废水ph为2-3，对废水中的污染物进行酸化。

14、进一步的，步骤(1)中加碱调节ph的范围优选为6-7。能有效控制钒在不同ph下的水解程度，破坏(偏)钒酸根在废水中的稳定形态，尽可能将其转化为vo2(oh)2-。

15、进一步的，步骤(1)加碱调节ph前，优选调节废水温度为40℃-50℃。碱的加入采用边搅拌边缓慢逐滴滴加的方式，使钒进行充分的水解反应。

16、进一步的，步骤(2)中所述亚铁盐为硫酸亚铁，其加入量按铁与钒的摩尔比为0.25:1-1.25:1，优选0.4:1-1:1，更优选0.5:1-0.7:1计；反应时间为10-60min，优选为20-40min。

17、步骤(2)中向预处理后的废水中加入硫酸亚铁，发生铁与钒的氧化还原反应，部分钒形成fe2o3·v2o5·h2o沉淀，部分五价的钒还原成四价，降低其在水中的毒性。

18、进一步的，步骤(3)中调节废水的范围优选为8.5-9，采用氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液，优选为氢氧化钠溶液，使oh-、铁、钒在废水中相互作用，生成vo2·h2o和fe2o3·v2o5·4h2o；同时，随着ph的升高，废水中残留的铁离子反应生成羟基氧化铁，基于静电作用对废水中残留的钒具有一定的吸附作用，进一步提高钒的去除效率。

19、进一步的，步骤(3)中调节ph后，优选采用加入絮凝剂的方式使形成的vo2·h2o和fe2o3·v2o5·4h2o絮凝沉降，再过滤。所述絮凝剂优选为聚丙烯酰胺(pam)，其加入量按废水重量计为30-60mg/l，优选40-50mg/l，质量浓度为0.5％-3％，优选1％-2％，提高废水中钒去除效率的同时，加快废水中沉淀的沉降速度。

20、与现有技术相比，本发明具有以下优势：

21、(1)本发明先通过控制钒在不同ph下的水解程度，破坏了(偏)钒酸根在废水中的稳定形态，方便后续废水中钒的处理，随后加入二价铁，可有效地将废水中的钒(ⅴ)还原成毒性较低且相对不稳定的vo2+(ⅵ)，降低废水毒性；通过废水中钒(ⅴ)与铁(ⅱ、ⅲ)相互作用，共沉淀生成fe2o3·v2o5·4h2o(s)与vo2·h2o(s)，去除废水中的钒的基础上减少了药剂的使用。

22、(2)从本发明的反应原理可以看出，fe(ⅱ)先与vo2(oh)2-反应，fe(ⅱ)被氧化为fe(ⅲ)，fe(ⅲ)还可继续消耗废水中vo2(oh)2-进行反应生成沉淀，铁与钒的理论摩尔比例为0.5:1，而且最后絮凝的阶段会带除部分钒，铁的实际用量也可比理论值低，大大减少还原剂的加入量。

23、(3)最后通过碱的加入，去除钒的同时也消耗掉废水中多余的fe3+，生成的fe(oh)3也会通过静电作用对废水中的钒进一步吸附去除，在减少药剂投加的同时，大大提高了废水中钒的去除效率。

24、(4)本发明的整个工艺过程易于控制，钒的去除率高，即使在处理较低浓度的含钒废水时，钒的去除率也能达到。

25、本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

技术特征：

1.一种原位去除废水中钒的方法，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（1）中调节ph使用的是强酸或强碱。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（1）中调节ph使用的是硫酸、氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液，其质量浓度均为1-10%。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（1）中以强酸调节废水ph为2-3。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（1）中加碱调节ph的范围为6-7。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（1）加碱调节ph前，调节废水温度为40℃-50℃。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（2）中所述亚铁盐为硫酸亚铁，其加入量按铁与钒的摩尔比为0.25:1-1.25:1计。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（2）中加入亚铁盐后的反应时间为10-60min。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（3）中调节废水的范围为8.5-9。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（3）中调节ph后，还包括加入絮凝剂的步骤，使形成的vo2·h2o和fe2o3·v2o5·4h2o絮凝沉降，再过滤。

技术总结本发明提供了一种原位去除废水中钒的方法，先调酸性再调碱性，通过控制pH，调节钒的水解程度，破坏了（偏）钒酸根在废水中的稳定形态，使其主要以VO2(OH)2‑的形式存在，再加入Fe(Ⅱ)与废水中的V(Ⅴ)发生氧化还原反应，可有效地将废水中的钒（Ⅴ）还原成毒性较低且相对不稳定的VO2+（Ⅵ），降低废水毒性；再调节为碱性环境，利用氢氧根、铁、钒的相互作用，使钒生成沉淀VO2·H2O与Fe2O3·V2O5·H2O，达到去除钒的目的。本发明的整个工艺过程易于控制，钒的去除率高，还原剂的用量少。技术研发人员：王鹏,王雪清,朱光锦,李宝忠,郭宏山受保护的技术使用者：中国石油化工股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/11/14