專利名稱：工業(yè)廢水處理用高效捕鎘劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于水處理領(lǐng)域，具體涉及ー種エ業(yè)廢水處理用高效捕鎘劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
鎘是ー種毒性很大的重金屬，其化合物也大都屬毒性物質(zhì)，因此被認為是ー種危險的環(huán)境污染物。極微量的鎘就可對人體造成傷害，它通過食物鏈富集，具有穩(wěn)定、積累和不易消除的特點，可對人體產(chǎn)生慢性中毒，主要積累在肝、腎、胰腺、甲狀腺和骨骼之中，使腎臟等器官發(fā)生病變，并引起神經(jīng)痛和內(nèi)分泌失調(diào)等病癥，甚至使人疼痛而死。1993年世界腫瘤研究機構(gòu)(IARC)將鎘定義為人類第IA致癌物。近年來研究證明，無論是從毒性還是蓄積作用來看，鎘都將是繼汞、鉛之后污染人類環(huán)境、威脅人類健康的第三個金屬元素。鎘在電鍍、汽車及航空、顔料、油漆、印刷等行業(yè)都有廣泛的應用，エ廠排出的含鎘廢水是水體鎘污染的主要污染源。比如電鍍エ業(yè)、軍エ生產(chǎn)排放的廢水(含鎘量約0.065mg/L)和硫酸礦石制取硫酸、磷礦石制取磷肥等エ藝排除的廢水(含鎘量高達O. 089mg/L)等對水體污染尤為嚴重。震驚世界的日本“痛痛病”就是水田污染的典型事例，因鎘污染而致，被稱為“全球十大環(huán)境污染事件”，表現(xiàn)為全身疼痛、骨脆易折而引起身長縮短骨骼變形，最后發(fā)生肌萎縮及其他并發(fā)癥，甚至死亡。鎘對人體的危害已經(jīng)引起了世界各國的重視，各國均制定了相應的國家標準。我國規(guī)定エ業(yè)廢水中鎘的最高排放濃度為O. Img ·じ1，所以含鎘廢水在排放之前必須進行處理，以達到排放的要求，避免污染中毒事件的發(fā)生。在我國，也發(fā)生過嚴重的鎘污染事件，因此，含鎘廢水的有效處理刻不容緩，研究、開發(fā)高效經(jīng)濟的含鎘廢水的處理技術(shù)，具有重大的社會、經(jīng)濟和環(huán)境意義。迄今為止，含鎘廢水的處理方法較多，根據(jù)鎘離子的含量及鎘存在形態(tài)的不同，所采用的處理方法也有所不同。目前常用的方法有化學法、物理化學法和生物法3大類。I、化學法現(xiàn)國內(nèi)外采用化學沉淀法處理含鎘廢水的應用較多，也是處理含鎘廢水的ー種主要方法，該方法簡單、方便、經(jīng)濟實用，特別適合于鎘離子濃度較高水體中鎘的去除，如氫氧化物沉淀法、硫化物沉淀法、鐵氧體法、碳酸物沉淀法和磷酸物沉淀法。常用的沉淀劑為石灰類中和剤、硫化物、硫酸鐵、碳酸鹽和磷酸鹽以及由以上幾種沉淀劑組成的混合沉淀劑，當向含鎘廢水中加入以上沉淀劑時，會生成Cd(0H)2、CdS、鐵氧體晶體的沉淀物、CdCO3和Cd3(P04)2。但是由于一般的エ業(yè)廢水成分復雜，有些離子會影響鎘離子的沉淀，有些會與鎘離子形成絡(luò)合離子，使鎘離子很難去除。沉淀法雖能除去廢水中的大部分鎘離子，但鎘卻不能回收利用，沉渣還可能造成二次污染，對此也有待進ー步解決。2、物理化學法
(I)離子交換法該法是鎘等重金屬離子與交換樹脂中的離子發(fā)生離子置換的過程。鎘離子選擇性樹脂種類很多，常用的樹脂有陽、陰離子交換樹脂等。離子交換法的優(yōu)點是可回收廢水中有用物質(zhì)并進行水的循環(huán)使用，尤其對低濃度廢水，能較徹底地凈化和回收。但缺點是樹脂易受污染或氧化失效，再生頻繁，操作費用高，若能針對這些缺陷來改善樹脂的性能，則應用前景廣闊。
(2)吸附法吸附法是利用多孔性的固體物質(zhì)，使水中的一種或多種物質(zhì)被吸附在固體表面而除去的方法。吸附劑吸附可以將廢水中微量的鎘離子幾乎全部去除，吸附出水達到排放標準?？捎糜谔幚砗k廢水的吸附劑有活性碳、殼聚糖、礦渣、硅藻土、沸石、海泡石、麥飯石、膨潤土和硅基磷塊鹽等。張延安等用脫乙?；鶜ぞ厶菫樾跄齽陔娊赓|(zhì)Na2S04的作用下絮凝除鎘?？疾炝怂岫?、離子濃度、殼聚糖用量對去除率的影響。當水樣含鎘質(zhì)量濃度不大于40mg/L，pH = 8 9和殼聚糖的含量為I %時，鎘的去除率達到99. 95%以上。吸附法處理含鎘廢水適用范圍廣，不會造成二次污染，但吸附劑往往對鎘離子的吸附選擇性不高。(3)膜分離法膜分離技術(shù)是一項新興的流體處理工藝，具有高效、節(jié)能、無二次污染等優(yōu)點，被譽為20世紀最具有發(fā)展前途的十大高新技術(shù)之一。處理含鎘等重金屬廢水的膜技術(shù)有反滲透法，液膜法，微濾等。膜分離法具有污染物去除率高，能回收廢水中的鎘鹽，工藝簡單等優(yōu)點，但其投資較高，膜孔易堵塞，這些都限制了膜分離法的大規(guī)模應用。3、微生物法利用生物法處理重金屬廢水的研究是20世紀70年代才開始的，到了 80年代此法開始應用于實際廢水的處理。目前國內(nèi)外已有人研究用藻類，細菌，真菌等生物吸附劑來處理含鎘廢水，均取得了較好的實驗效果。生物吸附劑吸附重金屬離子的吸附機理包括絡(luò)合、螯合、離子交換、轉(zhuǎn)化、吸收和無機微沉淀等。生物吸附法用合理的生物體作為吸附材料能夠有效地去除廢水中重金屬。生物吸附技術(shù)主要的優(yōu)點在于能有效地將廢水中的重金屬離子降到非常低的濃度，尤其適合處理較低濃度的重金屬廢水。微生物能去除重金屬離子，主要是因為微生物可以把重金屬離子吸附到表面，然后通過細胞膜將其運輸?shù)襟w內(nèi)積累，從而達到去除重金屬的效果。但是該方法繁瑣、成本高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對目前重金屬去除領(lǐng)域在技術(shù)、運行成本、二次污染等方面存在的缺陷提供一種聞效捕鋪劑及其制備方法。本發(fā)明的目的是通過以下方式實現(xiàn)的一種工業(yè)廢水處理用高效捕鎘劑由以下重量比組分制成硫酸亞鐵10 25%、碳酸鈉10 20%、聚合硫酸鐵20 35%、水25 40%。該高效捕鎘劑優(yōu)選由以下重量比組分制成硫酸亞鐵10 20%、碳酸鈉10 20%、聚合硫酸鐵20 30%、水30 40%。該高效捕鎘劑最優(yōu)選由以下重量比組分制成硫酸亞鐵15 20%、碳酸鈉10 15%、聚合硫酸鐵25 30%、水35 40%。以各組分之和為100%計。上述工業(yè)廢水處理用高效捕鎘劑的制備方法包括以下步驟
將硫酸亞鐵充分溶解于水中(溫度較低時可用熱水溶解)，然后再分別加入碳酸鈉和聚合硫酸鉄，混勻后，過濾，除去濾渣，便得到高效捕鎘劑。與現(xiàn)有技術(shù)比較本發(fā)明的有益效果本發(fā)明高效重金屬捕捉劑(簡稱HD-Cd)是專門針對含鎘廢水開發(fā)的高效、低耗、無毒的環(huán)保型重金屬去除劑，投加量容易控制，藥劑對人體無害，對水質(zhì)沒有安全隱患。與市場上現(xiàn)存的大多重金屬去除劑不同，HD-Cd首先利用碳酸根能與鎘形成碳酸鎘沉淀，同吋，由于碳酸鈉溶液呈堿性，水解產(chǎn)生0H-，與鎘形成氫氧化鎘沉淀，然后利用硫酸亞鐵的還原性和聚合硫酸鐵對鎘的絮凝共沉作用充分保證了重金屬鎘的去除率，使廢水中的不同形態(tài)的鎘去除能夠更徹底，通過過濾直接能夠達到排放標準，同時具有非常明顯的降解COD和脫色功能，COD同步去除率達到60 95%，并且占地面積小，處理成本低，處理工藝簡單，可操作性強，易于推廣使用。本發(fā)明高效捕鎘劑極易溶于水，能與水以任何比例混合。一般加藥前先將原水PH調(diào)至9. O 10. O除鎘效果最佳，然后根據(jù)廢水濃度及藥劑投加量將捕鎘劑配制成相應濃度的水溶液后加入到含鎘的廢水中，充分攪拌，最后把廢水的PH調(diào)回到7. O 8. 0，靜置，出現(xiàn)分層，除去下層的泥渣。按照這種方法處理的含鎘廢水，基本總鎘離子濃度都低于O. 1PPM，超過國家一級鎘離子濃度的達標要求，COD同步去除率達到60 90%。所加藥劑的量，根據(jù)廢水中含有重金屬鎘離子的濃度來確定，金屬鎘離子濃度高，所需要加的藥劑量大，反之也成立，通常每升廢水的投加量是多少25 150mg。一般處理ー噸廢水的成本約I 5元/噸。除此之外，通過直觀現(xiàn)象觀察，該產(chǎn)品在殺菌除臭、泡沫及浮泥、污泥脫水方面均有明顯輔助性效果。本產(chǎn)品對重金屬鎘污染的去除主要采用化學法，對于高低濃度的含鎘廢水都能夠有效去除，使廢水中的重金屬鎘能夠達到達標排放。具體過程可以為廢水進入廢水處理系統(tǒng)后，加入重金屬鎘捕捉劑進行化學除鎘(控制加藥前的PH為9. O 10. O)，把廢水中能沉淀的大量鎘去除，還可通過過濾去除水體中未能沉淀完全的重金屬鎘，保證廢水中的鎘能夠達到排放標準，或進ー步加入消毒劑殺死水體中的細菌和病菌等，保證水質(zhì)的達標排放。
具體實施例方式以下通過具體實施例進ー步說明本發(fā)明。但實施例的具體細節(jié)僅用于解釋本發(fā)明，不應理解為對本發(fā)明總的技術(shù)方案的限定。實施例I配方硫酸亞鐵20%、碳酸鈉13%、聚合硫酸鐵27%、水40%。制備方法將硫酸亞鐵充分溶解于水中(溫度較低時可用熱水溶解)，然后再加入碳酸鈉和聚合硫酸鉄，混勻后，經(jīng)過濾，除去濾渣便得到高 效捕鎘劑。使用方法先將原水PH調(diào)至9. O 10. 0，然后將捕鎘劑配制成含捕鎘劑質(zhì)量濃度為5%的水溶液后加入到含鎘的原水中，充分攪拌，最后把原水的PH調(diào)回到7. O 8. 0，靜置30min以上，分層，除去下層的泥渣，處理后的含鎘廢水，超過國家ー級鎘離子濃度的達標要求，COD同步去除率達到90%，并且對水質(zhì)脫色效果明顯。具體鎘含量檢測結(jié)果如下
權(quán)利要求
1.工業(yè)廢水處理用高效捕鎘劑，其特征在于該高效捕鎘劑由以下重量比組分制成 硫酸亞鐵10 25%、碳酸鈉10 20%、聚合硫酸鐵20 35%、水25 40%。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的工業(yè)廢水處理用高效捕鎘劑，其特征在于該高效捕鎘劑由以下重量比組分制成 硫酸亞鐵10 20%、碳酸鈉10 20%、聚合硫酸鐵20 30%、水30 40%。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的工業(yè)廢水處理用高效捕鎘劑，其特征在于該高效捕鎘劑由以下重量比組分制成 硫酸亞鐵15 20%、碳酸鈉10 15%、聚合硫酸鐵25 30%、水35 40%。
4.一種權(quán)利要求I所述的工業(yè)廢水處理用高效捕鎘劑的制備方法，其特征在于該方法包括以下步驟 將硫酸亞鐵充分溶解于水中，然后再分別加入碳酸鈉和聚合硫酸鐵，混勻后，過濾，除去濾渣。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種工業(yè)廢水處理用高效捕鎘劑及其制備方法，該高效捕鎘劑由以下重量比組分制成硫酸亞鐵10～25％、碳酸鈉10～20％、聚合硫酸鐵20～35％、水25～40％。本發(fā)明高效捕鎘劑充分保證了重金屬鎘的去除率，使廢水中的鎘去除能夠更徹底，通過過濾直接能夠達到排放標準，同時具有非常明顯的降解COD和脫色功能，低耗、無毒，并且占地面積小，處理成本低，處理工藝簡單，可操作性強，易于推廣使用。
文檔編號C02F1/52GK102616911SQ201210097239
公開日2012年8月1日 申請日期2012年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月31日
發(fā)明者張彪, 曹正平 申請人:宜興禾大水處理技術(shù)有限公司