一種處理重金屬絡(luò)合廢水的組合工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種處理重金屬絡(luò)合廢水的組合工藝，屬于廢水處理領(lǐng)域。一種處理重金屬絡(luò)合廢水的組合工藝，其步驟為：(1)向含有目標(biāo)重金屬的絡(luò)合廢水中加入三價(jià)鐵鹽，使三價(jià)鐵鹽和目標(biāo)重金屬發(fā)生置換反應(yīng)，釋放目標(biāo)離子；(2)將置換后的廢水進(jìn)行紫外光照處理以破壞廢水中的絡(luò)合物；(3)調(diào)節(jié)廢水的pH值使目標(biāo)重金屬與鐵沉淀，之后通過固液分離完成廢水的處理過程。本發(fā)明的一種處理重金屬絡(luò)合廢水的組合工藝，主要針對(duì)絡(luò)合劑中的羧基進(jìn)行破壞，因此具有一定的選擇性；相比較現(xiàn)有技術(shù)中利用羥基自由基降解有機(jī)物的方法，更具有選擇性，當(dāng)絡(luò)合結(jié)構(gòu)在總有機(jī)物中所占比例不高時(shí)，也能保持較高的利用率。
【專利說明】一種處理重金屬絡(luò)合廢水的組合工藝

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于廢水處理領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種處理重金屬絡(luò)合廢水的組合工 藝。

【背景技術(shù)】
[0002] 電鍍、印刷電路板等行業(yè)的快速發(fā)展產(chǎn)生了大量重金屬?gòu)U水，這些行業(yè)生產(chǎn)工序 往往會(huì)使用種類繁多的添加劑、絡(luò)合劑如EDTA、NTA、酒石酸等，使得相當(dāng)部分重金屬以絡(luò)合 態(tài)的形式存在，這極大地增加了廢水處理的難度；而制革、礦業(yè)等行業(yè)排放的重金屬?gòu)U水也 有相當(dāng)部分以絡(luò)合態(tài)存在。常用重金屬?gòu)U水處理技術(shù)如化學(xué)沉淀法、吸附法和微電解法等 對(duì)于重金屬絡(luò)合廢水的處理，無論在技術(shù)上還是經(jīng)濟(jì)上均存在相當(dāng)大的挑戰(zhàn)。
[0003] 中國(guó)申請(qǐng)?zhí)?01110272227. 8,申請(qǐng)日為2011年9月15日，發(fā)明創(chuàng)造名稱為：一種 強(qiáng)穩(wěn)定性絡(luò)合重金屬?gòu)U水的處理方法，該申請(qǐng)案涉及一種重金屬?gòu)U水的處理方法，它包括 兩個(gè)步驟：首先，向廢水中投加零價(jià)鐵和過氧化氫，使其將絡(luò)合態(tài)重金屬分解為游離態(tài)的重 金屬，有機(jī)絡(luò)合劑降解為小分子物質(zhì)；然后向廢水中加入氫氧化物沉淀劑，重金屬離子生 成沉淀而被去除。但該方法在廢水中有機(jī)物含量較高的情況下效果不佳，同時(shí)零價(jià)鐵的穩(wěn) 定性不好，運(yùn)輸和儲(chǔ)存的成本較高，不利于實(shí)際應(yīng)用和大規(guī)模推廣。
[0004] 當(dāng)重金屬?gòu)U水中含有強(qiáng)絡(luò)合劑如乙二胺四乙酸（EDTA)、檸檬酸、酒石酸時(shí)，由于絡(luò) 合劑能與重金屬形成穩(wěn)定的絡(luò)合物，使常規(guī)的化學(xué)沉淀劑難與絡(luò)合劑發(fā)生競(jìng)爭(zhēng)，因而不能 將溶解態(tài)重金屬去除。絡(luò)合重金屬?gòu)U水中不但含有重金屬離子，而且還有大量的有機(jī)污染 物，使廢水具有較高的T0C及C0D值。近十多年以來，尋求安全和經(jīng)濟(jì)的絡(luò)合重金屬?gòu)U水處 理方法一直是污染控制領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)問題?；谏鲜銮闆r，為了滿足日益嚴(yán)格的 環(huán)保要求，本發(fā)明提出一種處理重金屬絡(luò)合廢水的組合工藝。
[0005] -般而言，鐵與常用絡(luò)合劑（如乙二胺二乙酸、檸檬酸、酒石酸等）的穩(wěn)定常數(shù)通 常比其它常見重金屬離子（如Cu 2+、Zn2+、Cr3+等）高幾個(gè)數(shù)量級(jí)，易從其它金屬絡(luò)合物中置 換出重金屬離子。另外，羧基-鐵結(jié)構(gòu)通常具有較高的光量子產(chǎn)率，光照時(shí)可發(fā)生配體到金 屬的電子轉(zhuǎn)移（LMCT)，通過與Fe(III)的進(jìn)一步反應(yīng)，羧基被完全破壞，最終實(shí)現(xiàn)破絡(luò)和去 除重金屬的目的，基于"Fe (III)置換-光解-沉淀"的思路，本文提出了一種處理重金屬絡(luò) 合廢水的組合工藝。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 1.發(fā)明要解決的技術(shù)問題
[0007] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的當(dāng)絡(luò)合劑存在時(shí)傳統(tǒng)方法處理效果較差，而新工藝又難以 兼顧經(jīng)濟(jì)性和環(huán)境友好性等問題，本發(fā)明提供了一種處理重金屬絡(luò)合廢水的組合工藝。該 組合工藝可以對(duì)多種重金屬絡(luò)合廢水實(shí)現(xiàn)相對(duì)經(jīng)濟(jì)、有效的處理。
[0008] 2.技術(shù)方案
[0009] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為：
[0010] 一種處理重金屬絡(luò)合廢水的組合工藝，其步驟為：
[0011] (1)向含有目標(biāo)重金屬的絡(luò)合廢水中加入三價(jià)鐵鹽，使三價(jià)鐵鹽和目標(biāo)重金屬發(fā) 生置換反應(yīng)，釋放目標(biāo)離子；
[0012] (2)將置換后的廢水進(jìn)行紫外光照處理以破壞廢水中的絡(luò)合物；
[0013] (3)調(diào)節(jié)廢水的pH值使目標(biāo)重金屬與鐵沉淀，之后通過固液分離完成廢水的處理 過程。
[0014] 優(yōu)選地，所述的目標(biāo)重金屬為銅、鉻、鎳、鎘或鉛。
[0015] 優(yōu)選地，所述的三價(jià)鐵鹽為可溶性鹽，所述的可溶性鹽為硫酸鐵、氯化鐵、硝酸鐵 或高氯酸鐵。
[0016] 優(yōu)選地，所述的步驟（2)，廢水中絡(luò)合劑的種類為酒石酸、檸檬酸、乙二胺四乙酸 (EDTA)、山梨酸或氨三乙酸，濃度不大于3mM。
[0017] 優(yōu)選地，所述的步驟（1)中，置換反應(yīng)的時(shí)間為5?180min。
[0018] 優(yōu)選地，所述的步驟（2)中，紫外光照處理的時(shí)間為5?240min。
[0019] 優(yōu)選地，所述的步驟（3)中，pH值為8. 5?14。
[0020] 優(yōu)選地，所述的步驟（3)中，通過投加氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鈣、氧化鈣或氧 化鎂來調(diào)節(jié)廢水的pH。
[0021] 3.有益效果
[0022] 采用本發(fā)明提供的技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下顯著效果：
[0023] (1)本發(fā)明的一種處理重金屬絡(luò)合廢水的組合工藝，使用了三價(jià)鐵鹽，較之現(xiàn)有技 術(shù)相比，本工藝中加入三價(jià)鐵的目的是與目標(biāo)重金屬發(fā)生置換反應(yīng)，而現(xiàn)有技術(shù)中加入零 價(jià)鐵、亞鐵鹽或鐵鹽的目的多為參與芬頓/類芬頓反應(yīng)或直接還原目標(biāo)物質(zhì)；
[0024] (2)本發(fā)明的一種處理重金屬絡(luò)合廢水的組合工藝，將置換后的廢水進(jìn)行紫外光 照處理以破壞廢水中的絡(luò)合物，主要利用羧基-鐵結(jié)構(gòu)易光解的特性實(shí)現(xiàn)紫外光照脫羧， 而現(xiàn)有技術(shù)中的Ti0 2光解法、光-電化學(xué)法、光-芬頓法等主要通過產(chǎn)生強(qiáng)氧化性的羥基 自由基降解有機(jī)物，相比現(xiàn)有技術(shù)，本方案的紫外光照處理的利用率高，可有效去除水中絡(luò) 合態(tài)重金屬污染物，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)；
[0025] (3)本發(fā)明的一種處理重金屬絡(luò)合廢水的組合工藝，主要針對(duì)絡(luò)合劑中的羧基進(jìn) 行破壞，因此具有一定的選擇性；相比較現(xiàn)有技術(shù)中利用羥基自由基降解有機(jī)物的方法， 更具有選擇性，當(dāng)絡(luò)合結(jié)構(gòu)在總有機(jī)物中所占比例不高時(shí)，也能保持較高的利用率；
[0026] (4)本發(fā)明的一種處理重金屬絡(luò)合廢水的組合工藝，較之現(xiàn)有技術(shù)相比，可在一定 程度上破壞廢水中的有機(jī)物及其降解產(chǎn)物，從而降低T0C及C0D值；
[0027] (5)本發(fā)明的一種處理重金屬絡(luò)合廢水的組合工藝，較之現(xiàn)有技術(shù)相比，在破絡(luò)的 同時(shí)避免加入大量的雙氧水，在節(jié)約成本的同時(shí)，還具有環(huán)境友好的特點(diǎn)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0028] 圖1為本發(fā)明的工藝流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0029] 為進(jìn)一步了解本發(fā)明的內(nèi)容，結(jié)合附圖1對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)描述。
[0030] 實(shí)施例1
[0031] 結(jié)合圖1，待處理溶液中銅濃度為19. 6mg/L，并含有過量檸檬酸。
[0032] 采用本發(fā)明的一種處理重金屬絡(luò)合廢水的組合工藝進(jìn)行廢水處理，其步驟為：
[0033] 按鐵銅摩爾比5:1加入氯化鐵，混合5min后，用光強(qiáng)為6mW/cm2的中壓萊燈照射 6min，投加氫氧化興調(diào)節(jié)水體pH至9?10,靜置沉淀。
[0034] 最終水體中剩余銅濃度約為0. 4mg/L，去除率約為98%，同時(shí)水中總有機(jī)碳去除 率為30?40%。
[0035] 實(shí)施例2
[0036] 待處理溶液中銅濃度為19. 2mg/L，并含有稍過量酒石酸。
[0037] 采用本發(fā)明的一種處理重金屬絡(luò)合廢水的組合工藝進(jìn)行廢水處理，其步驟為：
[0038] 按鐵銅摩爾比6:1加入硫酸鐵，混合lOmin后，用光強(qiáng)為6mW/cm2的中壓萊燈照射 8min，投加氧化興調(diào)節(jié)水體pH至9?10,靜置沉淀。
[0039] 最終水體中剩余銅濃度約為0. 4mg/L，去除率約為97. 9%，同時(shí)水中總有機(jī)碳去 除率約為50%。
[0040] 實(shí)施例3
[0041] 待處理溶液中銅濃度為19. 2mg/L，并含有稍過量氨三乙酸。
[0042] 采用本發(fā)明的一種處理重金屬絡(luò)合廢水的組合工藝進(jìn)行廢水處理，其步驟為：
[0043] 按鐵銅摩爾比6:1加入硝酸鐵，混合lOmin后，用光強(qiáng)為6mW/cm2的中壓汞燈照射 lOmin，投加氫氧化鈉調(diào)節(jié)水體pH至9?10,靜置沉淀。
[0044] 最終水體中剩余銅濃度約為0. 7mg/L，去除率約為96. 4%，同時(shí)水中總有機(jī)碳去 除率約為30%。
[0045] 實(shí)施例4
[0046] 待處理溶液中鎳濃度為17. 8mg/L，并含有稍過量EDTA。
[0047] 采用本發(fā)明的一種處理重金屬絡(luò)合廢水的組合工藝進(jìn)行廢水處理，其步驟為：
[0048] 按鐵銅摩爾比9:1加入氯化鐵，混合180min后，用光強(qiáng)為6mW/cm2的中壓萊燈照 射8min，投加氫氧化鈉調(diào)節(jié)水體pH至12?14,靜置沉淀。
[0049] 最終水體中剩余鎳濃度約為0. 9mg/L，去除率約為94. 9%，同時(shí)水中總有機(jī)碳去 除率約為35%。
[0050] 實(shí)施例5
[0051] 待處理溶液中鉛濃度為62. lmg/L，并含有稍過量EDTA。
[0052] 采用本發(fā)明的一種處理重金屬絡(luò)合廢水的組合工藝進(jìn)行廢水處理，其步驟為：
[0053] 按鐵銅摩爾比5:1加入高氯酸鐵，混合lOmin后，用光強(qiáng)為6mW/cm2的中壓萊燈照 射8min，投加氫氧化鉀調(diào)節(jié)水體pH至8. 5?10,靜置沉淀。
[0054] 最終水體中剩余鉛濃度約0. 3mg/L，去除率約為99. 5%，同時(shí)水中總有機(jī)碳去除 率為25?30%。
[0055] 實(shí)施例6
[0056] 待處理溶液中鎘濃度為33. 8mg/L，并含有稍過量EDTA。
[0057] 采用本發(fā)明的一種處理重金屬絡(luò)合廢水的組合工藝進(jìn)行廢水處理，其步驟為：
[0058] 按鐵銅摩爾比9:1加入三氯化鐵，混合20min后，用光強(qiáng)為6mW/cm2的中壓萊燈照 射8min，投加氫氧化鈉調(diào)節(jié)水體pH至12. 5?14,靜置沉淀。
[0059] 最終水體中剩余鉛濃度約1. Omg/L，去除率約為97%，同時(shí)水中總有機(jī)碳去除率 為 35%。
[0060] 實(shí)施例7
[0061] 待處理溶液中銅濃度為19. 5mg/L，并含有稍過量山梨酸。
[0062] 采用本發(fā)明的一種處理重金屬絡(luò)合廢水的組合工藝進(jìn)行廢水處理，其步驟為：
[0063] 按鐵銅摩爾比5:1加入硫酸鐵，混合lOmin后，用光強(qiáng)為6mW/cm2的中壓萊燈照射 5min，投加氧化鎂調(diào)節(jié)水體pH至9?10,靜置沉淀。
[0064] 最終水體中剩余銅濃度約為0. 3mg/L，去除率約為98. 5%，同時(shí)水中總有機(jī)碳去 除率約為20%。
[0065] 實(shí)施例8
[0066] 待處理溶液中銅濃度為192mg/L，并含有稍過量EDTA。
[0067] 采用本發(fā)明的一種處理重金屬絡(luò)合廢水的組合工藝進(jìn)行廢水處理，其步驟為：
[0068] 按鐵銅摩爾比2:1加入三氯化鐵，混合lOmin后，用光強(qiáng)為2mW/cm2的中壓萊燈照 射240min，投加氫氧化鈉調(diào)節(jié)水體pH至9?10,靜置沉淀。
[0069] 最終水體中剩余銅濃度約為0. 4mg/L，去除率約為99. 8%，同時(shí)水中總有機(jī)碳去 除率為20?25%。
[0070] 實(shí)施例9
[0071] 取某電鍍工業(yè)園區(qū)廢水水樣，其基本參數(shù)為pH = 2,初始銅濃度125mg/L，鎳濃度 8. Omg/L，鉻濃度 8. 7mg/L，T0C 為 37mg/L。
[0072] 采用本發(fā)明的一種處理重金屬絡(luò)合廢水的組合工藝進(jìn)行廢水處理，其步驟為：
[0073] 按鐵銅摩爾比5:1加入高氯酸鐵，混合lOmin后，用光強(qiáng)為6mW/cm2的中壓汞燈照 射20min，投加氫氧化鈉調(diào)節(jié)水體pH至10,靜置沉淀。
[0074] 最終水體中剩余銅濃度約為0. 5mg/L，去除率約為99. 6%，此外，鎳和鉻去除率也 在95%以上，水中有機(jī)碳去除率約為20%。
[0075] 實(shí)施例10
[0076] 取某皮革廠制革廢水水樣，經(jīng)預(yù)處理后，其基本參數(shù)為：pH = 3,鉻濃度5mg/L，T0C 為 800mg/L。
[0077] 采用本發(fā)明的一種處理重金屬絡(luò)合廢水的組合工藝進(jìn)行廢水處理，其步驟為：
[0078] 按鐵鉻摩爾比2:1加入三氯化鐵，混合20min后，用光強(qiáng)為6mW/cm2的中壓汞燈照 射lOmin，投加氫氧化鈉調(diào)節(jié)水體pH至10,靜置沉淀。
[0079] 最終水體中剩余銅濃度約為0. 15mg/L，去除率約為97%，水中有機(jī)碳去除率約為 60%。
[0080] 以上示意性的對(duì)本發(fā)明及其實(shí)施方式進(jìn)行了描述，該描述沒有限制性，附圖中所 示的也只是本發(fā)明的實(shí)施方式之一，實(shí)際的情況并不局限于此。所以，如果本領(lǐng)域的普通技 術(shù)人員受其啟示，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造宗旨的情況下，不經(jīng)創(chuàng)造性的設(shè)計(jì)出與該技術(shù)方案 相似的結(jié)構(gòu)方式及實(shí)施例，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種處理重金屬絡(luò)合廢水的組合工藝，其步驟為： (1) 向含有目標(biāo)重金屬的絡(luò)合廢水中加入三價(jià)鐵鹽，使三價(jià)鐵鹽和目標(biāo)重金屬發(fā)生置 換反應(yīng)，釋放目標(biāo)離子； (2) 將置換后的廢水進(jìn)行紫外光照處理以破壞廢水中的絡(luò)合物； (3) 調(diào)節(jié)廢水的pH值使目標(biāo)重金屬與鐵沉淀，之后通過固液分離完成廢水的處理過 程。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種處理重金屬絡(luò)合廢水的組合工藝，其特征在于，所述的目 標(biāo)重金屬為銅、鉻、鎳、鎘或鉛。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述一種處理重金屬絡(luò)合廢水的組合工藝，其特征在于，所述的 三價(jià)鐵鹽為可溶性鹽，所述的可溶性鹽為硫酸鐵、氯化鐵、硝酸鐵或高氯酸鐵。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種處理重金屬絡(luò)合廢水的組合工藝，其特征在于，所述的步 驟（2)，廢水中絡(luò)合劑的種類為酒石酸、檸檬酸、乙二胺四乙酸（EDTA)、山梨酸或氨三乙酸， 濃度不大于3mM。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述一種處理重金屬絡(luò)合廢水的組合工藝，其特征在于，所述的 步驟（1)中，置換反應(yīng)的時(shí)間為5?180min。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或4所述一種處理重金屬絡(luò)合廢水的組合工藝，其特征在于，所述的 步驟（2)中，紫外光照處理的時(shí)間為5?240min。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1或4所述一種處理重金屬絡(luò)合廢水的組合工藝，其特征在于，所述的 步驟⑶中，pH值為8. 5?14。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1或4所述一種處理重金屬絡(luò)合廢水的組合工藝，其特征在于，所述的 步驟（3)中，通過投加氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鈣、氧化鈣或氧化鎂來調(diào)節(jié)廢水的pH。
【文檔編號(hào)】C02F101/20GK104108819SQ201410264651
【公開日】2014年10月22日 申請(qǐng)日期:2014年6月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月13日
【發(fā)明者】潘丙才, 徐喆, 任杰, 呂路, 張煒銘, 張淑娟 申請(qǐng)人:南京大學(xué)