專利名稱：一種較低濃度重金屬工業(yè)廢水處理的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種較低濃度重金屬工業(yè)廢水處理的新方法，特別涉及一種表 面活性劑膠束強(qiáng)化切向流式超濾，濃縮液電解處理回收重金屬，表面活性劑與 金屬離子解吸可重復(fù)利用的，含重金屬離子工業(yè)廢水的濃縮、回收處理方法。
背景技術(shù)：
重金屬?gòu)U水普遍存在于中國(guó)工業(yè)生產(chǎn)過程中，如發(fā)電廠濕法煙氣脫硫、金 屬加工、核工業(yè)、電鍍工業(yè)等，如果處理不當(dāng)會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重危害。重金屬 廢水的處理方法有化學(xué)沉淀法、離子交換樹脂法和吸附法，這些重金屬?gòu)U水的 處理方法實(shí)際上都是一種污染轉(zhuǎn)移，將廢水中溶解的重金屬轉(zhuǎn)化成沉淀，最終 以填埋方式處置。因此，重金屬對(duì)環(huán)境的危害依然長(zhǎng)期存在，常常造成對(duì)地下 水和地表水的污染，對(duì)這種污染的治理常常需要付出更加昂貴的代價(jià)。許多年來(lái)，電化學(xué)法用來(lái)精練金屬或從廢棄的電鍍液中回收重金屬，但都 是回收濃溶液中的重金屬，溶液的濃度較高可以獲得較高的電流效率。但對(duì)于 重金屬?gòu)U水來(lái)說(shuō)，廢水中重金屬的濃度一般較低，如果直接用電化學(xué)法來(lái)處理， 電流效率低，電能消耗高。當(dāng)前，膜處理法受到普遍關(guān)注，反滲透膜法對(duì)金屬 離子的截留效率較高，但是需要極高的操作壓力，并且膜污染及其清洗液的二 次污染，都是嚴(yán)重的問題。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所解決的技術(shù)問題是，針對(duì)傳統(tǒng)含重金屬?gòu)U水處理方法的污泥量大， 污染轉(zhuǎn)移，易造成二次污染問題，及直接電解法不適用于低濃度(幾個(gè)到幾個(gè)mg/L)重金屬?gòu)U水的回收等缺陷，提供一種含較低濃度重金屬?gòu)U水有效濃縮 和電解回收的方法。膠束強(qiáng)化超濾與電解組合工藝，能夠大大提高金屬離子的去除效率。直接 超濾膜法對(duì)溶解性金屬離子幾乎沒有去除效果，但是表面活性劑膠束強(qiáng)化超濾 有效截留了金屬離子(通常去除率在99%以上)，并且保持在較低的操作壓力下 進(jìn)行。在高剪切力的切向流作用下，濃縮液回流，對(duì)膜表面進(jìn)行了沖刷，大大 減輕了超濾膜的污染。同時(shí)，根據(jù)處理的廢水中金屬離子濃度，通過間歇式操 作，可靈活調(diào)節(jié)濃縮液提高濃縮倍率。富集金屬離子的濃縮液進(jìn)入到電解過程， 重新釋放了螯和的表面活性劑和金屬離子，高濃度金屬離子溶液電解效率高， 電流密度大，電解槽中所需水力停留時(shí)間短，在相同電解效率下，電解槽中的 水力停留時(shí)間僅僅是直接電解工藝的3/10 3/16。重金屬在電解槽中有效析出回 收，表面活性劑與金屬離子解吸后可重復(fù)利用，節(jié)約了成本，避免了二次污染。 這種方法不僅可以去除廢水中的單一金屬離子，..而且可同時(shí)去除多種金屬離子。本發(fā)明的技術(shù)方案一種較低濃度重金屬工業(yè)廢水的回收處理方法，該處理方法的具體步驟步驟l，將含重金屬的廢水收集到調(diào)節(jié)水箱，調(diào)節(jié)pH大于4。步驟2，投加表面活性劑，投加的濃度需達(dá)到其臨界膠束強(qiáng)化濃度；表面活性劑膠束與重金屬離子強(qiáng)化螯和。加入的表面活性劑是根據(jù)廢水中重金屬離子的正負(fù)電位，優(yōu)先選用臨界膠 束濃度低，分子量大，電性相反的離子型表面活性劑，所采用的陰離子表面活性劑為十二烷基硫酸鈉(SDS)或十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)。所采用的陽(yáng)離子表面活性劑為十六烷基氯化吡啶(CPC1)、十二(十四、十六) 烷基三甲基溴化銨(CTABr)、十六烷基三甲基氯化銨(CTAC1)或十二醇聚氧乙烯醚硫酸三乙醇銨(TADPS)。步驟3，開啟調(diào)節(jié)水箱至超濾膜組件間的水泵，超濾膜在0.05 0.2MPa壓力 下，采用切向流式過濾，水中表面活性劑與重金屬的螯和物被超濾膜截留，形 成的濃縮液，隨切向流回到調(diào)節(jié)水箱，超濾膜濾出液達(dá)標(biāo)排放或回用。超濾膜組件采用中空纖維式或管式，膜孔徑低于表面活性劑膠束尺寸 0.005~0.01^im，膜材料采用疏水性材料為聚砜膜或陶瓷膜。步驟4，超濾采用間歇式操作，當(dāng)調(diào)節(jié)水箱中的濃縮液達(dá)到2 10倍濃縮倍率 后，關(guān)閉調(diào)節(jié)水箱至超濾膜組件間的水泵，開啟調(diào)節(jié)水箱至電解槽間的水泵， 將濃縮液送入電解槽進(jìn)行電解。步驟5，在電解槽中電解，金屬離子析出，表面活性劑與金屬離子脫附解吸， 開啟電解槽與調(diào)節(jié)水箱之間的水泵，將表面活性劑回流到調(diào)節(jié)水箱中重復(fù)利用。電解槽中未被電解析出的重金屬離子，也隨電解脫附釋放的表面活性劑溶 液返回到原水箱中閉路循環(huán)處理。本發(fā)明的有益效果是，能夠有效地回收工業(yè)廢水中的重金屬離子，處理后 的水可排放或回用，不產(chǎn)生污泥，降低了對(duì)環(huán)境二次污染的風(fēng)險(xiǎn)。本發(fā)明，大 大提高了電流密度和電解效率，降低了能耗，節(jié)約了成本。


圖l為一種較低濃度重金屬工業(yè)廢水處理的法示意圖。
具體實(shí)施方式
結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。 實(shí)施例一一種較低濃度重金屬工業(yè)廢水的回收處理方法，該處理方法的具體步驟步驟l，將含銅離子濃度為12.8mg/L的電鍍廢水收集到調(diào)節(jié)水箱，投加堿NaOH，調(diào)節(jié)pH等于6。步驟2，向廢水中投加陰離子表面活性劑十二院基硫酸鈉(SDS) 8.5mM， 達(dá)到其臨界膠束濃度。步驟3，開啟調(diào)節(jié)水箱至超濾膜組件間的水泵，采用截留分子量8kDa的聚砜 超濾膜在0.15MPa壓力下過濾，切向流速l.lm/s，十二烷基硫酸鈉與銅離子的螯 和物被超濾膜截留，形成的濃縮液，隨切向流回到調(diào)節(jié)水箱，超濾膜濾出液中 銅離子去除率達(dá)99%，濾出液銅離子濃度為0.128mg/L，遠(yuǎn)低于中國(guó)的《污水綜 合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978-1996) —級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的0.5mg/L。步驟4，當(dāng)調(diào)節(jié)水箱中的含銅離子與十二烷基硫酸鈉(SDS)膠束的濃縮液， 濃縮倍率3.5倍時(shí)，關(guān)閉調(diào)節(jié)水箱至超濾膜組件間的水泵，開啟調(diào)節(jié)水箱至電解 槽間的水泵，將濃縮液送入電解槽中。步驟5，在電解槽中電解，陰極為銅板，陽(yáng)極為不銹鋼板，電流密度為50A/m2， 電解時(shí)間20min。銅離子析出，十二烷基硫酸鈉與銅離子脫附解吸，開啟電解槽 與調(diào)節(jié)水箱之間的水泵，將含十二垸基硫酸鈉的電解液回流到調(diào)節(jié)水箱中重復(fù) 利用，電流效率比直接電解(未濃縮)的電流效率效率提高了3倍，表面活性劑 的回收率為91%。實(shí)施例二該實(shí)施例的具體步驟步驟l ，將含鎘離子濃度為10mg/L和鉛離子濃度為15mg/L的工業(yè)廢水收集到 調(diào)節(jié)水箱，投加堿液NaOH，調(diào)節(jié)pH等于ll。步驟2，向廢水中投加陰離子表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉(SDBS) 8.5mM， 達(dá)到其臨界膠束濃度。步驟3，開啟調(diào)節(jié)水箱至超濾膜組件間的水泵，采用截留分子量20kDa的無(wú)機(jī)管式陶瓷膜在0.1MPa壓力下，切向流速2m/s過濾，十二烷基苯磺酸鈉(SDBS) 與銅離子的螯和物被超濾膜截留，形成的濃縮液，隨切向流回到調(diào)節(jié)水箱，超 濾膜濾出液鎘離子和鉛離子去除率分別達(dá)99.2°/。和99.1%，超濾膜濾出液中鎘離 子和鉛離子濃度分別為0.08mg/L和0.135mg/L，低于中國(guó)的《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》 (GB8978-1996)中鎘離子0.1mg/L和鉛離子1.0mg/L的濃度標(biāo)準(zhǔn)。步驟4，當(dāng)調(diào)節(jié)水箱中的含鎘和鉛離子與十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)膠束 的濃縮液，濃縮倍率5倍時(shí)，關(guān)閉調(diào)節(jié)水箱至超濾膜組件間的水泵，開啟調(diào)節(jié)水 箱至電解槽間的水泵，將濃縮液送入電解槽中。步驟5，在電解槽中電解，電極均為不銹鋼板，電流密度為60A/m2，電解時(shí) 間30min。鎘和鉛離子析出，十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)與鎘和鉛離子脫附解 吸，開啟電解槽與調(diào)節(jié)水箱之間的水泵，將含表面活性劑的電解液回流到調(diào)節(jié) 水箱中重復(fù)利用，電流效率比直接電解的電流效率效率提高了4倍，表面活性劑 的回收率為90%。該實(shí)施例的具體步驟步驟l，將含鉻酸鹽(CrOf、 HCr(V)濃度為100mg/L的工業(yè)廢水收集到調(diào) 節(jié)水箱，原廢水pH6.5，無(wú)需加堿液再調(diào)節(jié)。步驟2，向廢水中投加陽(yáng)離子表面活性劑十六垸基氯化吡啶(CPC1) 1 OmM， 達(dá)到其臨界膠束濃度。步驟3，開啟調(diào)節(jié)水箱至超濾膜組件間的水泵，采用截留分子量10kDa的聚 砜膜在0.07MPa壓力下，切向流速lm/s過濾，十六垸基氯化吡啶(CPC1)與鉻酸鹽 的螯和物被超濾膜截留，形成的濃縮液，隨切向流回到調(diào)節(jié)水箱，超濾膜濾出 液鉻酸鹽去除率達(dá)99.3%，濾出液總鉻和六價(jià)鉻濃度均為0.31mg/L，低于中國(guó)的《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978-1996)中總鉻1.5mg/L和六價(jià)鉻0.5mg/L的濃度標(biāo)準(zhǔn)。步驟4，當(dāng)調(diào)節(jié)水箱中的含鉻酸鹽與十六烷基氯化吡啶(CPC1)膠束的濃縮液， 濃縮倍率2倍時(shí)，關(guān)閉調(diào)節(jié)水箱至超濾膜組件間的水泵，開啟調(diào)節(jié)水箱至電解槽 間的水泵，將濃縮液送入電解槽中；電極均為不銹鋼板，電流密度為40A/m2， 電解時(shí)間25min。步驟5，在電解槽中電解，十六垸基氯化吡啶(CPC1)與鉻酸鹽脫附解吸，含 鉻離子析出，開啟電解槽與調(diào)節(jié)水箱之間的水泵，將含表面活性劑的電解液回 流到調(diào)節(jié)水箱中重復(fù)利用，電流效率比直接電解的電流效率效率提高了4倍，表 面活性劑的回收率為88%。
權(quán)利要求
1.一種較低濃度重金屬工業(yè)廢水的回收處理方法，其特征在于該處理方法的具體步驟步驟1，將含重金屬的廢水收集到調(diào)節(jié)水箱，調(diào)節(jié)pH大于4；步驟2，投加表面活性劑，投加的濃度需達(dá)到其臨界膠束強(qiáng)化濃度；表面活性劑膠束與重金屬離子強(qiáng)化螯和；步驟3，開啟調(diào)節(jié)水箱至超濾膜組件間的水泵，超濾膜在0.05～0.2MPa壓力下，采用切向流式過濾，水中表面活性劑與重金屬的螯和物被超濾膜截留，形成的濃縮液，隨切向流回到調(diào)節(jié)水箱，超濾膜濾出液達(dá)標(biāo)排放或回用；步驟4，當(dāng)調(diào)節(jié)水箱中的濃縮液達(dá)到2～10倍濃縮倍率后，關(guān)閉調(diào)節(jié)水箱至超濾膜組件間的水泵，開啟調(diào)節(jié)水箱至電解槽間的水泵，將濃縮液送入電解槽進(jìn)行電解；步驟5，在電解槽中電解，金屬離子析出，表面活性劑與金屬離子脫附解吸，開啟電解槽與調(diào)節(jié)水箱之間的水泵，將含表面活性劑的電解液回流到調(diào)節(jié)水箱中重復(fù)利用。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的較低濃度重金屬工業(yè)廢水的回收處理方法，其特征 在于，加入的表面活性劑，根據(jù)廢水中重金屬離子的正負(fù)電位，優(yōu)先選用臨界 膠束濃度低，分子量大，電性相反的離子型表面活性劑，所采用的陰離子表面 活性劑為十二垸基硫酸鈉或十二烷基苯磺酸鈉；所采用的陽(yáng)離子表面活性劑為十六烷基氯化吡啶、十二烷基三甲基溴化銨 十四烷基三甲基溴化銨、十六烷基三甲基溴化銨、十六烷基三甲基氯化銨或十 二醇聚氧乙烯醚硫酸三乙醇銨；
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的較低濃度重金屬工業(yè)廢水的回收處理方法，其特征 在于，超濾膜組件采用中空纖維式或管式，膜孔徑低于表面活性劑膠束尺寸 0.005 0.01nm，膜材料采用疏水性材料為聚砜膜或陶瓷膜。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種較低濃度重金屬工業(yè)廢水處理的新方法。含重金屬離子廢水收集到調(diào)節(jié)水箱，加入一定量陰離子表面活性劑，達(dá)到其臨界膠束濃度，使金屬離子與表面活性劑膠束強(qiáng)化螯和；然后通過超濾膜切向流過濾，濾出水排放或回用，濃縮液循環(huán)回調(diào)節(jié)水箱，在達(dá)到一定濃縮倍率后轉(zhuǎn)輸?shù)诫娊獠壑?；電解槽中金屬離子還原析出，表面活性劑與金屬離子脫附，回流到調(diào)節(jié)水箱重復(fù)利用。該處理工藝對(duì)低濃度工業(yè)廢水中重金屬離子的回收率高，能耗低，無(wú)二次污染。特別適用于含重金屬污染的脫硫、電鍍等工業(yè)廢水。
文檔編號(hào)C02F9/06GK101219838SQ200810056818
公開日2008年7月16日 申請(qǐng)日期2008年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月25日
發(fā)明者于曉華, 進(jìn) 李, 李久義, 錦 王, 誠(chéng) 石 申請(qǐng)人:北京交通大學(xué)