的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電吸附水處理技術(shù)領(lǐng)域。具體涉及一種通過電吸附技術(shù)從工業(yè)廢水中選擇性去除Fe2+和/或Fe 3+的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電子工業(yè)的高速發(fā)展，印制電路板的產(chǎn)量日益增加。三氯化鐵溶液由于其較低廉的價(jià)格被廣泛應(yīng)用于腐蝕印刷電路板，在腐蝕過程中，三氯化鐵被還原成二氯化鐵，同時(shí)產(chǎn)生二價(jià)銅離子。欲從腐蝕印刷電路板后的廢液中回收銅就需要一種排除Fe2+和/或Fe3+干擾的方法。同時(shí)，在很多金屬制品生產(chǎn)過程中，會有大量的廢液排入江河，這些廢液中往往含有大量的“溶解鐵”，即Fe2+和/或Fe 3+，嚴(yán)重污染了環(huán)境和水源。分離各種陰、陽離子對于工業(yè)廢水處理和凈化、資源有效分離利用是一種可行性較高的途徑。
[0003]電吸附法，又稱電容去離子技術(shù)，是近年發(fā)展起來的一種新型的高效率、低能耗、無二次污染的水處理技術(shù)(參見文獻(xiàn):Adv.Funct.Mater.2014，24，3917-3925 ；Adv.Mater.2013，25，6270-6276 ；Nanoscale 2012，4，5440-5446)。在環(huán)境污染日益嚴(yán)峻、水資源短缺的情況下，電吸附技術(shù)已經(jīng)吸引了國內(nèi)外研宄者的廣泛關(guān)注，其應(yīng)用領(lǐng)域涉及工業(yè)廢水處理、工業(yè)除鹽處理、苦咸水淡化、甚至海水淡化等多個(gè)方面(參見文獻(xiàn):Electrochim.Acta2014，137，388-394 ；Carbon 2012，50，2315-2321 ; J.Mater.Chem.2012，22,15556-15561)ο
[0004]多孔碳材料，例如納微孔碳，由于其具有特殊的孔道結(jié)構(gòu)和超高的比表面積，使其成為一種非常有潛力的電吸附電極材料。目前已有將包含多孔碳材料的電極用作超電容或用于海水淡化的報(bào)道，但未見將其用于選擇性去除Fe2+和/或Fe 3+的報(bào)道。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)Fe2+和/或Fe 3+的選擇性去除，提出本發(fā)明。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種通過電吸附技術(shù)從工業(yè)廢水中選擇性去除Fe2+和/或Fe3+的方法。
[0007]本發(fā)明涉及一種通過電吸附技術(shù)從工業(yè)廢水中選擇性去除Fe2+和/或Fe 3+的方法，其中所述工業(yè)廢水包含F(xiàn)e2+和/或Fe 3+以及除Fe 2+和Fe 3+之外的其它金屬離子，所述方法使用摻氮納微孔碳材料作為電吸附電極材料且包括以下步驟:
[0008]a.吸附過程:給電極加壓，使電吸附電極材料吸附工業(yè)廢水中的各種金屬離子；
[0009]b.脫附過程:撤去或反接施加于電極上的電壓，吸附到電吸附電極材料上的Fe2+和Fe3+不脫附，其它金屬離子脫附。
[0010]在優(yōu)選的實(shí)施方案中，所述其它金屬離子選自Na+、K+、Li+、Rb+、Ca2+、Zn2+、Mg2+、Cu2+或Al3+。優(yōu)選地，工業(yè)廢水中各種金屬離子濃度為0.lmmol/L-1.0mmol/L或5mg/L_40mg/L，工業(yè)廢水的電導(dǎo)率范圍為100微西門子/厘米-1000微西門子/厘米。
[0011]其中所述摻氮納微孔碳材料的制備方法為:將無機(jī)堿與乙二胺四乙酸或其鹽按I: (1-4)的質(zhì)量比研磨均勻后，在惰性氣體保護(hù)中于管式爐中以5-10°C /min的升溫速度升至600-800°C煅燒l_2h ;其中所述乙二胺四乙酸鹽為乙二胺四乙酸二鉀、乙二胺四乙酸三鉀、乙二胺四乙酸二鈉、乙二胺四乙酸鐵鈉、乙二胺四乙酸二鈉鈣、乙二胺四乙酸二鈉鋅、乙二胺四乙酸二鈉錳、乙二胺四乙酸二鈉鎂、氯三乙酸或順丁烯二酸；所述無機(jī)堿為氫氧化鉀、氫氧化鈉、氫氧化鋰中的一種。該材料的具體制備方法參見中國專利申請201310036292.X，通過引用將其并入本文中。
[0012]在優(yōu)選的實(shí)施方案中，在所述吸附過程中施加的電壓為0.8V-1.6V。
[0013]在優(yōu)選的實(shí)施方案中，在所述脫附過程中反接時(shí)的電壓為0.8V-1.6V。
[0014]在本發(fā)明中使用的工作電極的制備方法可以為將摻氮納微孔碳材料、導(dǎo)電炭黑及粘合劑按質(zhì)量份數(shù)為(75-85):(10-15):(5-10)的配比混合，再溶于等質(zhì)量的無水乙醇中，超聲分散l-2h得到懸浮液，將此懸浮液均勻滴在集流體上作為工作電極，其中所述集流體可以為石墨紙或者鈦片，對電極為石墨紙或碳電極材料，組裝成電吸附電極模塊，再將該電吸附電極模塊組裝到電吸附裝置中進(jìn)行使用。所述電吸附裝置的主要部件由電源、電吸附電極模塊、待吸附溶液槽和蠕動泵組成，其中電吸附電極模塊、待吸附溶液槽和蠕動泵組成之間用管道連接。該電吸附裝置在中國專利201310188790.6中有詳細(xì)介紹，通過引用將其并入本文中。
[0015]本發(fā)明的有益效果:
[0016]1、通過本發(fā)明的選擇性去除Fe2+和/或Fe 3+的方法，在含有Fe 2+和/或Fe 3+以及其他金屬離子的溶液中，可以提前去除溶液中的Fe2+和Fe 3+，再通過加堿沉淀等方法回收其他金屬，避免了 Fe2+和/或Fe 3+的干擾，從而提高了其他金屬的提取純度；
[0017]2、本發(fā)明的選擇性去除Fe2+和/或Fe3+的方法對兩種鐵離子的吸附速度快于其他金屬離子，因此去除Fe2+和/或Fe 3+處理效率高；
[0018]3、本發(fā)明的方法通過撤去電壓或反接電壓即可完成脫附過程，回收方便快捷，與濃縮結(jié)晶、溶劑萃取等常規(guī)的去除Fe2+和/或Fe 3+的方法相比具有操作簡單、成本低廉、能耗低、無二次污染等優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說明】
[0019]圖1是本發(fā)明實(shí)施例1的多陽離子混合溶液中各種金屬離子濃度在吸附和脫附過程中隨時(shí)間變化的曲線圖；
[0020]圖2是本發(fā)明實(shí)施例2的另一種多陽離子混合溶液中各種金屬離子濃度在吸附和脫附過程中隨時(shí)間變化的曲線圖，圖中“鐵離子”表示的是總鐵離子；
[0021]圖3是本發(fā)明實(shí)施例3的另一種多陽離子混合溶液中各種金屬離子濃度在吸附和脫附過程中隨時(shí)間變化的曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例來進(jìn)一步說明本發(fā)明，但不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。
[0023]實(shí)施例1
[0024]a.配置多陽離子混合溶液，模擬工業(yè)廢水:取16mg氯化鉀、44mg六水合氯化鎂和58mg六水合三氯化鐵三種金屬氯化鹽置于500ml容量瓶中，加入去離子水配平至刻度線。各金屬離子摩爾濃度為0.4mmo