專利名稱：工業(yè)廢水中鉛的去除及回收方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于水處理技術(shù)與化學(xué)領(lǐng)域，它是一種用除鉛劑從含有鉛離子的液體中去除鉛的工藝方法。
背景技術(shù)：
鉛是一種重金屬污染物，毒性較大的原因是其可在人體中積蓄，一旦進(jìn)入人體便很難排除，且能直接傷害人體的神經(jīng)系統(tǒng)，造成貧血癥、神經(jīng)機(jī)能失調(diào)和腎損傷等尤其影響嬰幼兒的智力發(fā)育和記憶等腦功能。對水環(huán)境中鉛的處理不但關(guān)系到鉛超標(biāo)附近居民的健康問題，而且會影響到下一代的智力水平、人口素質(zhì)和國家長遠(yuǎn)的競爭力。工業(yè)含鉛廢水主要來源于電池廠、電鍍廠和冶煉廠，目前對其處理的方法有中和沉淀法、化學(xué)吸附法、離子交換樹脂法等，但這些方法對含鉛廢水處理均有各自的局限性。其中沉淀法包含中和沉淀法及硫化法。中和沉淀法是在含鉛廢水中加入堿性物質(zhì)進(jìn)行中和，使鉛離子生成難溶的氫氧化鉛，以沉淀形式得以分離。但在實(shí)際處理過程中，會使沉淀處理后廢水PH值較高，需經(jīng)過再次處理才能排放，若廢水中含鉛量超過100mg/L，中和沉淀法便不能處理到排放標(biāo)準(zhǔn)以下。硫化法遇到酸性廢水會產(chǎn)生有害氣體H2S,產(chǎn)生惡臭，形成二次污染。國家知識產(chǎn)權(quán)局在2012年12月19日公開了 “一種處理廢水中鉛、鉻的方法”(公開號CN 102826674A)，該專利主要特征是:先加入硫化鈉溶液，再向廢水中加入強(qiáng)堿至pH>10，分離沉淀后再用酸將水調(diào)至中性。該方法存在一些不足:①廢水所適用的pH范圍小，若該廢水為酸性，該方法先加入硫化鈉溶液，會產(chǎn)生大量帶有惡臭的有毒氣體H2S。②該方法之后將pH調(diào)至強(qiáng)堿，分 離沉淀后再加酸調(diào)至中性。步驟繁瑣且pH調(diào)節(jié)終點(diǎn)不易控制。國家知識產(chǎn)權(quán)局在2013年03月20日公開了 “一種含鉛廢水的處理方法”(公開號CN 102976434A)，該專利主要特征是:按一定比例混合凹凸棒土、水滑石、無定形二氧化硅吸附廢水中的鉛。該方法利用礦石為原料可以降低處理成本，但這些材料本身性質(zhì)的限制，不能處理中高濃度的鉛，且處理后的鉛離子濃度只能達(dá)到0.6mg/L，不能符合“鉛、鋅工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)”(GB 25466-2010)中要求的自2010年10月I日起實(shí)行的新建企業(yè)與自2012年I月I日起的現(xiàn)有企業(yè)的鉛的排放濃度要求低于0.5mg/L的標(biāo)準(zhǔn)。遠(yuǎn)期來看，更不能符合稀土行業(yè)2014年起實(shí)行的鉛排放濃度低于0.2mg/L的標(biāo)準(zhǔn)。國家知識產(chǎn)權(quán)局在2006年I月25日公開了專利“含重金屬廢水的處理方法”(公開號CN 1724407A)，該專利主要特征是:采用黃鐵礦尾礦粉碎后，加入廢水中攪拌30 120分鐘，再靜置I 5小時后排放上層清液。該方法處理步驟繁雜，需要攪拌和添加碳酸鹽調(diào)整PH值，之后還需靜置分離，整個處理周期需要幾個小時，而且不能連續(xù)運(yùn)行。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服上述技術(shù)的不足，提供一種方便的除鉛工藝。本發(fā)明通過以下技術(shù)方案解決含鉛廢水中鉛的去除技術(shù)問題。首先，在反應(yīng)柱內(nèi)按一定比例填裝納米硫化錳、納米氫氧化鎂、碳酸鈣及氧化鋁等難溶物組成水相中除鉛復(fù)合功能材料。然后，將含鉛工業(yè)廢水通過填有除鉛功能材料的反應(yīng)柱，其平均停留時間為30分鐘，可將工業(yè)廢水中的鉛降至國家排放標(biāo)準(zhǔn)以下，出水PH值在6 9，符合國家污水排放要求，可直接排放。反應(yīng)柱失效后，柱內(nèi)固體沉淀物可以進(jìn)行回收處理。本發(fā)明所制備的具有納米尺度的除鉛復(fù)合功能材料，具有較大的比表面積，有較多的反應(yīng)活性位點(diǎn)，有很高的反應(yīng)活性，含鉛廢水停留時間30分鐘，鉛的去除率即可達(dá)到99.5%以上。另外，所選用的除鉛復(fù)合功能材料，具有緩釋等特點(diǎn)，經(jīng)過一次填料，可以長時間使用。納米硫化錳可以通過吸附置換除去廢水中的鉛離子；添加的納米氫氧化鎂既可調(diào)節(jié)廢水的PH值，又可起到吸附沉淀鉛離子的作用；碳酸鈣可將流經(jīng)的廢水調(diào)節(jié)pH至近弱堿性；氧化鋁作為支撐成分可保證除鉛柱體長時間穩(wěn)定有效。納米硫化錳的合成方法如下:分別將227.5g MnCl2.4H20溶解于IOOmL水中，276.1g Na2SAH2O溶解于200mL水中，待溶解完全，將兩份溶液混合并劇烈攪拌30分鐘后，利用水熱技術(shù)對所得的硫化錳進(jìn)行改性，洗滌、干燥后獲得納米硫化錳粉紅色固體粉末。納米氫氧化鎂合成方法如下:沉淀法合成以氯化鎂為原料，與適量水、加入適量的改性劑(如油酸鈉、硬脂酸鈉)混合均勻后，在一定溫度下加熱、充分?jǐn)嚢?，用氨水進(jìn)行沉淀，洗滌、干燥后獲得納米氫氧化鎂白色固體粉末。MnS 溶度積 Ksp 為 3 X 1(Γη，根據(jù)計(jì)算 c (Mn2+).c (S” =3 X l(Tn ; c (Mn2+) =c (S”，可得c(Mn2+)=5.48X 10_6mol/L，即錳離子濃度為0.3 mg/L,低于國家工業(yè)廢水排放標(biāo)準(zhǔn)5mg/L,而且在實(shí)際處理過程中氫氧化鎂可以沉淀絕大部分的錳離子，而進(jìn)入溶液中的鎂、鈣無毒，不會造成二次污染問題?？筛鶕?jù)水樣各自特點(diǎn)，調(diào)節(jié)配置納米硫化錳、納米氫氧化鎂、碳酸鈣、氧化鋁各成分比例。本發(fā)明所述的含鉛 工業(yè)廢水的處理方法具有以下顯著的技術(shù)效果:除鉛效率高于99%，除鉛效果好，處理后廢水含鉛量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于“鉛、鋅工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)”(GB 25466-2010)中規(guī)定的鉛排放小于0.5mg/L的標(biāo)準(zhǔn)。本發(fā)明僅需將廢水通過裝填有除鉛復(fù)合功能材料的柱子，即可達(dá)到除鉛的目的。具有設(shè)備簡單、操作方便的優(yōu)點(diǎn)，而且經(jīng)過長時間運(yùn)行，除鉛失效后，柱體內(nèi)吸附沉淀的鉛元素也便于回收?？捎糜趐H值在1-14內(nèi)的各種工業(yè)含鉛廢水的處理，pH適用范圍廣，含鉛廢水通過反應(yīng)柱后，pH值符合國家排放標(biāo)準(zhǔn)(pH=6 9)。
具體實(shí)施例方式例I取含鉛濃度為2 mg/L，pH值為6.9的工業(yè)廢水，通過含有納米硫化錳、納米氫氧化鎂、碳酸鈣、氧化鋁質(zhì)量配比為1:2:1:1的除鉛復(fù)合功能材料反應(yīng)柱，含鉛溶液在反應(yīng)柱內(nèi)停留時間為30分鐘，出水經(jīng)檢測鉛離子濃度為0.011mg/L，低于“鉛、鋅工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)”(GB 25466-2010)中規(guī)定的鉛排放小于0.5mg/L標(biāo)準(zhǔn)，且除鉛效率達(dá)到99.45%。例2實(shí)際工業(yè)廢水中含鉛量為28.46mg/L，并含有NaCl、CaCl2等雜離子，水樣pH值為4.2，通入含納米硫化錳、納米氫氧化鎂、碳酸鈣、氧化鋁質(zhì)量配比為1:2:1:1的除鉛復(fù)合功能材料反應(yīng)柱后，停留時間30分鐘，出水經(jīng)檢測鉛離子濃度為0.01 mg/L，低于“鉛、鋅工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)”(GB 25466-2010)中規(guī)定的鉛排放小于0.5mg/L標(biāo)準(zhǔn)，除鉛率達(dá)到99.96%ο例3:含鉛濃度為94.28mg/L, pH值6.1，實(shí)際工業(yè)廢水通過加入納米硫化錳、納米氫氧化鎂、碳酸鈣、氧化鋁質(zhì)量配比為1:2:1:1的除鉛復(fù)合功能材料反應(yīng)柱，停留時間30分鐘，出水經(jīng)檢測鉛離子濃度為0.058mg/L，低于“鉛、鋅工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)”(GB 25466-2010)中規(guī)定的鉛排放小于0.5mg/L標(biāo)準(zhǔn)，除鉛效率達(dá)到99.93%。
具體實(shí)施方式
4:實(shí)驗(yàn)室配制濃度為510.3mg/L, pH值為7.0的含鉛廢水，通過加入納米硫化錳、納米氫氧化鎂、碳酸鈣、氧化鋁質(zhì)量配比為1:2:1:1的除鉛復(fù)合功能材料反應(yīng)柱，停留時間30分鐘，出水口檢測鉛離子濃度為0.106mg/L，低于“鉛、鋅工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)”(GB25466-2010)中規(guī)定的鉛排放小于0.5mg/L標(biāo)準(zhǔn)，除鉛效率達(dá)到99.98%。結(jié)果顯示，本方法對于高濃度的鉛也具有很好的去除效果。應(yīng)該指出以上所述的實(shí)施實(shí)例只是用四個例子來說明本發(fā)明，它不應(yīng)是對本發(fā)明的限制，同時熟悉該技術(shù)的都知道，對本發(fā)明可以進(jìn)行文中沒有描述的各種改進(jìn)，而這些改進(jìn)都不會偏離本專利的 精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種工業(yè)廢水中鉛的去除及回收方法，其特征在于:在反應(yīng)柱內(nèi)填裝質(zhì)量百分比為納米硫化錳15%-20%、納米氫氧化鎂30%-50%、碳酸鈣10%-30%、氧化鋁10%_20%功能材料。將含鉛工業(yè)廢水通過填有除鉛功能材料的反應(yīng)柱，其平均停留時間為30分鐘，流出液無需后續(xù)處理即可排放；反應(yīng)柱失效后，柱內(nèi)固體沉淀物可以進(jìn)行回收處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種工業(yè)廢水中鉛的去除及回收方法，其特征在于:所采用的碳酸鈣及氧化鋁粒徑在I 10 Mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種工業(yè)廢水中鉛的去除及回收方法，其特征在于:含鉛工業(yè)廢水pH值適用范圍為 I 14。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種針對含鉛工業(yè)廢水中鉛的去除及回收方法，屬于水處理技術(shù)與化學(xué)領(lǐng)域。在反應(yīng)柱內(nèi)填裝質(zhì)量百分比為納米硫化錳15%-20%、納米氫氧化鎂30%-50%、碳酸鈣10%-30%、氧化鋁10%-20%功能材料。將含鉛工業(yè)廢水通過填有除鉛功能材料的反應(yīng)柱，其平均停留時間為30分鐘 ，流出液無需后續(xù)處理即可排放；反應(yīng)柱失效后，柱內(nèi)固體沉淀物可以進(jìn)行回收處理。本發(fā)明工藝簡單、操作方便、成本較低、無污染可直接應(yīng)用相關(guān)領(lǐng)域的廢水處理中。
文檔編號C02F1/62GK103241821SQ20131015739
公開日2013年8月14日 申請日期2013年5月2日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月2日
發(fā)明者林璋, 李超然, 吳智誠, 洪楊平, 王永凈 申請人:中國科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所