以廢制廢----赤泥複合材料治理工業廢水砷汙染
華北電力大學席寶樹
摘要赤泥堆方與廢水砷汙染是當今社會面臨的兩大難題，本文介紹了利用赤泥改姓複合材料治理工業廢水砷汙染。
關鍵詞赤泥利用砷汙染治理創新技術環境修復新型複合材料
砷是土壤和地下水的主要汙染物，嚴重威脅全球的居民健康。鑑於砷對人類健康的危害，世界衛生組織和美國環保署嚴格限定飲用水中的砷含量不得超過10ppm。而赤泥是煉鋁過程的主要廢料，生產1頓鋁產生0.
8-1.5頓赤泥。赤泥沒有砷所擁有的特殊毒性，但由於赤泥的強鹼性，長期堆放的赤泥會洩露鹼液並鹼化土壤和地下水。
哪麼我們能否用廢棄物赤泥來治理廢水砷汙染呢？經過我們研究發現，這是可行的。
1治理原理與關鍵問題
治理原理與關鍵問題：利用赤泥中的二氧化矽為奈米零價鐵提供有效載體，通過活化和還原赤泥中的氧化鐵來合成零價鐵/二氧化矽複合材料，可以避免無載體情況下奈米鐵顆粒聚集，在保持赤泥和奈米鐵顆粒的比表面積的同時，通過砷離子與二氧化矽載體裡奈米零價鐵顆粒的氧化還原反應來提高砷的治理效率。所製得的複合材料可以載入到pvdf多孔膜上，pvdf多孔膜固有的高強度和耐腐蝕性能有利於將制得的奈米零價鐵/二氧化矽/pvdf複合材料應用於反應活性牆等廢水處理技術中。
本技術解決的關鍵問題是通過二氧化矽載體防止奈米鐵顆粒聚集，通過還原載入的氧化鐵合成奈米零價鐵增加砷治理效率，通過pvdf/赤泥膠液澆注法簡化奈米鐵載入到pvdf膜上的工藝。
2創新與特色
（1）、活化和還原赤泥中的氧化鐵得到零價鐵顆粒，制得的奈米零價鐵顆粒負載到赤泥中的二氧化矽上，避免無載體情況下奈米鐵顆粒聚集，在保持赤泥和奈米鐵顆粒的比表面積的同時，通過砷離子與二氧化矽載體裡奈米零價鐵顆粒的氧化還原反應以提高砷的治理效率，使得赤泥中的各成分得到綜合、協調的利用。（2）、利用工業赤泥廢渣為原料，變廢為寶，降低赤泥汙染，一舉多得。（3）、赤泥經酸洗後的濾液中富含鋁等輕金屬元素，可以從中提取金屬鋁，使酸洗廢液得到了**利用，經濟環保。
（4）工藝快捷高效，成本低，有利於規模化生產、推廣和應用
3實施方案
實施方案：（1）、取赤泥漿液，加入鹽酸稀溶液，公升溫至80℃~90℃後進行攪拌；（2）、攪拌後將混合物冷卻，通過過濾得到酸洗後的赤泥固體和濾液，然後對赤泥固體水洗後再次過濾；（3）、向所述（2）中的經水洗的赤泥固體中加入還原劑，還原反應完成後過濾，得到所述除砷複合材料。優選地，每10g赤泥漿液配55-65ml濃度為1mol/l的鹽酸。
優選地，所述還原劑為硼氫化鈉。優選地，每10g赤泥漿液經酸洗後得到的固體，用90-110ml濃度為1mol/l的硼氫化鈉溶液還原。優選地，所述步驟（1）中攪拌的時間為30-40分鐘。
優選地，本工藝還包括對所述步驟（3）中得到的除砷複合材料進行水洗，水洗次數為2-4次。優選地，所述步驟（2）中的濾液可用於提取金屬鋁。
4實驗驗證
1，sem實驗顯示赤泥顆粒主要是微公尺級顆粒，eds分析表明赤泥主要成分是鐵，鋁，矽，鈉和鈦。經過鹽酸洗滌後，大多數鋁和鈉析出赤泥，鋁廠可以**這些析出液增加鋁的產量，酸洗後赤泥的主要成分是鐵，矽，和鈦。硼氫化鈉可以還原赤泥中的氧化鐵製備零價鐵，tem實驗顯示，還原後的奈米零價鐵顆粒均勻分布於二氧化矽載體中，沒有發生鐵顆粒聚集。
icp測試表明還原後的赤泥吸附並氧化還原了大部分三價砷，一小時後，砷離子濃度從起始的35ppm降至18ppm，兩小時後，砷離子濃度降至9ppm，三小時後，砷離子濃度降至7ppm。超過80%的砷離子在3小時內被赤泥吸附並氧化還原，經過治理後，砷的濃度低於世界衛生組織和美國環保署限定的10ppm。以上實驗表明赤泥可以被有效利用來製備奈米零價鐵/二氧化矽複合材料。
制得的奈米鐵/二氧化矽複合材料可以有效治理工業廢水中的砷汙染。此外，制得的氧化鐵/二氧化矽複合材料可以載入到pvdf多孔膜中。還原後的奈米零價鐵/二氧化矽/pvdf複合材料可以用於反應活性牆等廢水處理技術中。
2，icp測試表明還原後的本發明提供的除砷複合材料吸附並氧化還原了大部分三價砷，超過80%的砷離子在3小時內被複合材料吸附並氧化還原。
上文對利用赤泥製備除砷複合材料的工藝原理進行了詳細介紹。本文中應用了具體個例對本發明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用於幫助理解本發明的核心思想。應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本技術原理的前提下，還可以對本技術進行若干改進和修飾。