一種有效去除電鍍廢水中絡(luò)合銅離子的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明屬于廢水處理領(lǐng)域，具體地，涉及含銅電鍍廢水處理領(lǐng)域，特別地，涉及電鍍廢水中絡(luò)合銅離子的去除方法。
【背景技術(shù)】
[0002]EDTA是一種重要的人造有機(jī)多元酸絡(luò)合劑，能與各種金屬陽離子形成高度穩(wěn)定的水溶性絡(luò)合物。EDTA的強(qiáng)絡(luò)合性能可防止金屬離子沉積，阻止金屬離子的催化作用，增加溶液中金屬離子的可獲得性，或從系統(tǒng)中去除金屬離子，因此被廣泛應(yīng)用于印刷線路板行業(yè)、濕法冶煉行業(yè)、制藥行業(yè)、污水處理行業(yè)等。這些行業(yè)會產(chǎn)生大量含有有機(jī)添加劑的重金屬離子廢水，其中EDTA-Cu絡(luò)合物作為重金屬有機(jī)廢水的代表物質(zhì)，具有良好的水溶性，能在較寬的PH范圍內(nèi)穩(wěn)定存在，且不易形成氫氧化物或硫化物，因此傳統(tǒng)的化學(xué)沉淀法不能有效地去除電鍍廢水中的絡(luò)合銅離子。這些殘留在環(huán)境中的銅污染物對人類健康和生存環(huán)境的危害極大，如銅對人體造血、細(xì)胞生長以及某些酶的活動及內(nèi)分泌腺功能均有影響;嚴(yán)重影響水體自凈的功能;對低等生物和農(nóng)作物的毒性較大等等。所以，含有絡(luò)合劑的重金屬電鍍廢水已然成為環(huán)境治理亟需攻克的一個重大難題。
[0003]目前，處理絡(luò)合重金屬廢水的方法主要有:化學(xué)沉淀法、氧化法、吸附法和離子交換法。其中，氧化法需大量氧化劑，且藥劑費(fèi)用高；吸附法需要考慮吸附劑的再生及更新問題;離子交換法也需要考慮離子交換樹脂的頻繁再生問題;而應(yīng)用較為廣泛的是化學(xué)沉淀法，尤其是近年來研究較多的螯合沉淀法，其具有處理效率高、與重金屬離子結(jié)合牢固穩(wěn)定等優(yōu)點，但是，該種方法需要先合成重金屬螯合劑，過程較為復(fù)雜，且會殘留EDTA這類有機(jī)污染物，難以降解，具有致癌、致畸或毒性作用，造成二次污染。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明人進(jìn)行了銳意研究，提供一種用于有效去除電鍍廢水中絡(luò)合銅離子的組合物以及去除方法，該組合物包括陽離子聚合物、陰離子物質(zhì)以及任選的PH調(diào)節(jié)劑。使用該組合物可直接將絡(luò)合銅離子EDTA-Cu—起沉淀除去，達(dá)到有效去除電鍍廢水中絡(luò)合銅離子的目的，從而完成了本發(fā)明。
[0005]因此，本發(fā)明一方面涉及一種用于有效去除電鍍廢水中絡(luò)合銅離子的組合物，該組合物包括陽離子聚合物、陰離子物質(zhì)以及任選的PH調(diào)節(jié)劑。
[0006]本發(fā)明另一方面涉及一種采用上述組合物有效去除電鍍廢水中絡(luò)合銅離子的方法，該方法包括以下步驟:
[0007]步驟1、廢水過濾預(yù)處理，得預(yù)處理液，
[0008]步驟2、將陽離子聚合物加入預(yù)處理液中，渦旋，得混合液A，
[0009]步驟3、將陰離子物質(zhì)加入混合液A中，渦旋，得混合液B，
[0010]步驟4、過濾混合液B。
【附圖說明】
[0011]圖1示出陰離子配合物[Cu-EDTA]2—的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖2示出Cu-EDTA溶液以及實施例4的沉淀物的紅外光譜圖。
【具體實施方式】
[0013]下面對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明，本發(fā)明的特點和優(yōu)點將隨著這些說明而變得更為清楚、明確。
[0014]根據(jù)本發(fā)明第一方面，提供一種用于有效去除電鍍廢水中絡(luò)合銅離子的組合物，該組合物包括陽離子聚合物、陰離子物質(zhì)以及任選的PH調(diào)節(jié)劑。
[0015]所述陽離子聚合物為胺類或銨鹽類陽離子聚合物，優(yōu)選為聚乙烯亞胺、聚二烯丙基甲基氯化銨和/或陽離子聚丙烯酰胺，更優(yōu)選為聚乙烯亞胺。
[0016]所述陽離子聚合物份數(shù)為5?15重量份，優(yōu)選為6?12重量份，更優(yōu)選為8?10重量份。
[0017]所述陰離子物質(zhì)為陰離子表面活性劑或陰離子聚合物，所述陰離子表面活性劑包括烷基羧酸鹽類、烷基磺酸鹽類和/或烷基硫酸酯鹽類，優(yōu)選地，所述烷基為鏈長為十烷基、十二烷基、十四烷基，十六烷基，或十八烷基，優(yōu)選為十烷基，十二烷基和十八烷基，更優(yōu)選為十二烷基;所述陰離子聚合物為聚苯乙烯磺酸鈉，聚乙烯磺酸鈉，聚丙烯酸鈉和/或陰離子聚丙烯酰胺。
[0018]所述陰離子物質(zhì)份數(shù)為20?45重量份，優(yōu)選為25?40重量份，更優(yōu)選為30?35重量份。
[0019]根據(jù)本發(fā)明，所述組合物任選還包括pH調(diào)節(jié)劑，用于調(diào)節(jié)添加了陽離子聚合物的電鍍廢水的PH值，以便隨后添加陰離子物質(zhì)后更有效地去除廢水中的絡(luò)合銅離子。
[0020]所述pH調(diào)節(jié)劑用于將添加了陽離子聚合物的電鍍廢水的pH值調(diào)節(jié)為堿性，優(yōu)選調(diào)節(jié)pH值為7.1?14，更優(yōu)選為7.5?12，尤其是8?11，例如調(diào)節(jié)pH值為9或10等。
[0021]所述pH調(diào)節(jié)劑的選擇不受限制，原則上能實現(xiàn)上述pH值調(diào)節(jié)目的即可，可以是常用的無機(jī)或有機(jī)酸性或堿性試劑，優(yōu)選為無機(jī)或有機(jī)堿性試劑，例如無機(jī)堿如氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、碳酸鉀或氫氧化鈉等，以及有機(jī)堿如乙胺、三乙胺、吡啶等。
[0022]所述pH調(diào)節(jié)劑的份數(shù)為O?5重量份，優(yōu)選為I?4重量份，更優(yōu)選為2?3重量份。
[0023]不受任何理論的束縛，本發(fā)明的上述組合物能夠有效去除電鍍廢水中絡(luò)合銅離子的原理可能如下:如圖1所示，在電鍍廢水中，銅離子與m)TA以摩爾比為?:1的金屬配合物的形式存在形成陰離子配合物[CU-EDTA]2—。加入陽離子聚合物，通過靜電吸引作用而捕獲一部分陰離子配合物[Cu-EDTA]2—，同時陽離子聚合物中大量的氮原子也能夠與配合物中的銅離子進(jìn)行配位作用。但由于EDTA與銅離子的配位常數(shù)很大，其配位非常穩(wěn)定，因此加入的陽離子聚合物并不能取代EDTA與銅進(jìn)行配位，而是保持陽離子聚合物、EDTA以及銅離子三者之間共存狀態(tài)，并保持陽離子聚合物攜帶正電荷的特性。當(dāng)加入陰離子表面活性劑或者陰離子聚合物后，通過正負(fù)電荷復(fù)配的方式而形成聚集體沉降下來，達(dá)到去除廢水中絡(luò)合銅離子的目的。
[0024]因此，根據(jù)本發(fā)明另一方面，還提供一種采用上述組合物有效去除電鍍廢水中絡(luò)合銅離子的方法，該方法包括以下步驟:
[0025]步驟1、廢水預(yù)處理，得預(yù)處理液。
[0026]在步驟I中，廢水的預(yù)處理主要為過濾，目的是去除掉廢水中的懸浮物以及顆粒固體雜質(zhì)，以免影響后續(xù)的處理。
[0027]步驟2、將陽離子聚合物加入預(yù)處理液中，渦旋，得混合液A。
[0028]在一種優(yōu)選的實施方式中，在步驟2中，如上所述，所述陽離子聚合物包括聚乙烯亞胺、陽離子聚丙烯酰胺和/或聚二烯丙基甲基氯化銨，優(yōu)選為聚乙烯亞胺。
[0029]在進(jìn)一步優(yōu)選的實施方式中，所述陽離子聚合物例如聚乙烯亞胺的分子量為1000?100000g/mol，優(yōu)選 1500 ?80000g/mol，例如可以是 1800g/mol、10000g/mol 或 70000g/mo I ο
[0030]將陽離子聚合物加入預(yù)處理液中之后，采用渦旋振蕩器渦旋數(shù)分鐘，渦旋有利于充分混合，優(yōu)選地，禍旋3?8分鐘，更優(yōu)選5分鐘。
[0031 ]根據(jù)一種優(yōu)選的實施方式，在步驟2混合之后，調(diào)節(jié)混合液A的pH值，為此可以添加PH調(diào)節(jié)劑，用于調(diào)節(jié)添加了陽離子聚合物的電鍍廢水的pH值。
[0032]如上所述，pH調(diào)節(jié)劑用于將添加了陽離子聚合物的電鍍廢水的pH值調(diào)節(jié)為堿性，優(yōu)選調(diào)節(jié)pH值為7.1?14，更優(yōu)選為7.5?12，尤其是pH值為8?11，例如調(diào)節(jié)pH值為9或10等。所述PH調(diào)節(jié)劑可以是常用的無機(jī)或有機(jī)酸性或堿性試劑，優(yōu)選為無機(jī)或有機(jī)堿性試劑，例如無機(jī)堿如氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、碳酸鉀或氫氧化鈉等，以及有機(jī)堿如乙胺、三乙胺、吡啶等。所述PH調(diào)節(jié)劑的份數(shù)為O?5重量份，優(yōu)選為I?4重量份，更優(yōu)選為2?3重量份。
[0033]步驟3、將陰離子物質(zhì)加入混合液A中，渦旋，得混合液B。
[0034]其中，陽離子聚合物、EDTA和銅離子三者復(fù)合物共存呈現(xiàn)正電性，加入的陰離子物質(zhì)與陽離子聚合物、EDTA和銅離子三者復(fù)合物進(jìn)行正負(fù)電復(fù)配形成大的聚集體而沉淀下來。
[0035]在一種優(yōu)選的實施方式中，如上所述，在步驟3中，所述陰離子物質(zhì)可以為陰離子表面活性劑，例如烷基羧酸鹽類、烷基磺酸鹽類和/或烷基硫酸酯鹽類等表面活性劑，優(yōu)選地，所述烷基的鏈長為十烷基、十二烷基、十四烷基、十六烷基或十八烷基，優(yōu)選為十烷基、十二烷基和十八烷基，更優(yōu)選為十二烷基；其中，陽離子聚合物、EDTA和銅離子三者復(fù)合物共存呈現(xiàn)正電性，加入的陰離子物質(zhì)與陽離子聚合物、EDTA和銅離子三者復(fù)合物進(jìn)行正負(fù)電復(fù)配形成大的聚集體而沉淀下來。
[0036]在一種優(yōu)選的實施方式中，如上所述，在步驟3中，所述陰離子物質(zhì)可以為陰離子聚合物，所述陰離子聚合物為聚苯乙烯磺酸鈉、聚乙烯磺酸鈉、聚丙烯酸鈉和/或陰離子聚丙烯酰胺，優(yōu)選為聚苯乙烯磺酸鈉。
[0037]在更進(jìn)一步優(yōu)選的實施方式中，在步驟3中，所述陰離子聚合物的分子量為5000?100000g/mol，優(yōu)選為6000?80000g/mol，例如為6800g/mol或70000g/mol。
[0038]步驟4、過濾混合液B。
[0039]經(jīng)過對濾液的分析，其中絡(luò)合銅離子得到有效去除。
[0040]本發(fā)明所具有的有益效果包括:
[0041 ] (I)本發(fā)明提供的方法能夠有效去除電鍍廢水中的絡(luò)合銅離子；
[0042](2)本發(fā)明提供的方法可直接去除絡(luò)合銅離子EDTA-Cu，，省去了將EDTA與銅離子去