專利名稱：一種光伏廢水的凈化方法
技術領域：
本發(fā)明涉及環(huán)境污染控制新技術的開發(fā)，尤其涉及一種光伏廢水的凈化方法。
背景技術：
我國76%的國土光照充沛，光能資源分布較為均勻；與水電、風電、核電等相比，太陽能發(fā)電沒有任何排放和噪聲，應用技術成熟，安全可靠；除大規(guī)模并網發(fā)電和離網應用外，太陽能還可以通過抽水、超導、蓄電池、制氫等多種方式儲存，太陽能和蓄能幾乎可以滿足中國未來穩(wěn)定的能源需求。太陽能是未來最清潔、安全和可靠的能源，發(fā)達國家正在把太陽能的開發(fā)利用作為能源革命主要內容長期規(guī)劃，光伏產業(yè)正日益成為國際上繼IT、微電子產業(yè)之后又一爆炸式發(fā)展的行業(yè)。
但是光伏產業(yè)在發(fā)展的過程中，在產品的生產中會產生相應的廢水。光伏廢水的主要污染因子氟離子和有機物。
氟對人體有較大的危害。氟對牙齒的損害主要表現(xiàn)為氟斑牙，氟離子可破壞牙釉質的正常結構，使牙齒表面失去光澤。氟離子對骨骼損害的主要表現(xiàn)是骨硬化、骨疏松、骨軟化和骨周軟組織及關節(jié)韌帶骨化，引起氟骨癥，使骨及骨關節(jié)麻木、疼痛、變形，出現(xiàn)彎腰駝背等功能障礙，嚴重者喪失勞動能力乃至癱瘓。氟離子可使神經細胞及神經纖維變性，脊髓和椎管內韌帶異常骨化，致椎管狹窄壓迫脊髓，可引起疼痛或癱瘓。氟可使肌肉蛋白合成受到障礙，造成肌纖維數(shù)減少，肌肉萎縮，也可因骨質增生壓迫神經系統(tǒng)，引起繼發(fā)性肌肉損傷。氟可使鈣調節(jié)激素發(fā)生紊亂 ，血鈣降低，引起甲狀腺及甲狀旁腺激素分泌增高，使骨代謝紊亂。
光伏廢水中的氟離子主要來自于生產工序中使用的氫氟酸；廢水中的有機污染成份主要來自于制絨槽使用的異丙醇、丙酮(排放頻率極少)；酸堿PH值污染因子主要是生產中使用的氫氟酸、鹽酸、硝酸以及氫氧化鈉等。光伏廢水水質特點(I)廢水污染物濃度變化極大；(2)廢水排放流量分時段性；(3)廢水的酸堿性極強，廢水對設備的腐蝕性大。由于廢水中毒性物質的含量較大，加之醇對細菌的抑制作用，所以廢水的可生化性很差，屬于較難處理的一類廢水。
層狀雙輕基復合金屬氧化物(Layered Double Hydroxides,簡稱LDH),又稱水滑石，是一類重要的無機功能材料。其獨特的層狀結構及層板元素和層間陰離子的可調變性受到人們的廣泛關注，經離子交換向層間引入新的客體陰離子可使層狀結構和組成產生相應的變化，因而可以制備一大類具有特殊性質的功能材料。水滑石材料屬于陰離子型層狀化合物。層狀化合物是指具有層狀結構、層間離子具有可交換性的一類化合物，利用層狀化合物主體在強極性分子作用下所具有的可插層性和層間離子的可交換性，將一些功能性客體物質引入層間空隙并將層板距離撐開從而形成層柱化合物。
水滑石化學結構通式為[M2YxM3+X_2Γ [(A11— )χ/η·πιΗ20]，其中M2+為Mg2+，Ni2+， Mn2+，Zn2+，Ca2+，F(xiàn)e2+，Cu2+ 等二價金屬陰離子；M3+ 為 Al3+，Cr3+，F(xiàn)e3+，Co3+ 等三價金屬陰離子； A11—為陰離子，如C032—，NO” CF, OH—，S042—，P043—，C6H4 (COO) 22—等無機和有機離子以及絡合離子，當層間無機陰離子不同，水滑石的層間距不同，同時在水滑石吸附污染物之后，層間距也會增大，以容納更多的污染物。發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是為克服現(xiàn)有技術中光伏廢水處理工藝復雜、操作費用高等不足， 提供一種工藝簡便、效果好的光伏廢水的凈化方法。
本發(fā)明采用的技術方案是依次包括如下步驟1)將三價金屬陽離子鹽和二價金屬陽離子鹽混合，加入去離子水，配制成總陽離子濃度為3、mol/L鹽溶液，其中二價離子的摩爾濃度是三價離子的摩爾濃度的2 4倍；2)向所述鹽溶液中滴加50% 70%的NaOH溶液，調節(jié)pH值至8 10為止，滴加時在 300^400 rpm下攪拌，滴加完畢后再繼續(xù)攪拌疒3h，得到水滑石晶體沉淀；3)向所得體系中加入十二烷基苯磺酸鈉，十二烷基苯磺酸鈉的量為三價陽離子的 1/8 1/10，攪拌2 3h，沉淀分離得到固體物；4)將得到的固體物倒入過濾去掉固態(tài)雜質的光伏廢水中攪拌，光伏廢水與所述鹽溶液的體積比為500 :1 5000 :1，攪拌I 3h之后，沉淀分離。
本發(fā)明的優(yōu)點是利用加入的金屬離子在一定的PH條件下合成得到水滑石，水滑石具有陰離子交換性能，將陰離子表面活性劑交換到水滑石部分層間，使水滑石在保持陰離子交換性能的基礎上又有了吸附有機物的性能，能同時去除該廢水中的無機氟離子和有機污染物。
具體實施方式
將三價金屬陽離子(如Al3+、Fe3+)鹽和二價金屬陽離子(如Mg2+、Fe2+)鹽混合，加入去離子水，配制成總陽離子濃度為3、mol/L鹽溶液，其中二價離子的摩爾濃度是三價離子的摩爾濃度的2 4倍。向該鹽溶液中快速滴加50% 70%的NaOH溶液調節(jié)pH值至8 1 0，滴加時在30(T400 rpm下快速攪拌，滴加完畢后再繼續(xù)攪拌疒3h，得到水滑石晶體沉淀。再向該體系中加入十二烷基苯磺酸鈉，十二烷基苯磺酸鈉的量為三價陽離子的1/8 1/10 (摩爾比)，攪拌疒3h，沉淀分離得到固體物。經過加入十二烷基苯磺酸鈉，使水滑石局部改性為有機水滑石，對光伏廢水中的有機物有了較強的吸附能力。
將光伏廢水收集，測其pH值，如果呈酸性，則加入生石灰，一方面調節(jié)pH值，另一方面，可以沉淀掉一部分氟離子，如果呈堿性則無需加入生石灰，再過濾去掉固態(tài)雜質。
將得到的固體倒入過濾去掉固態(tài)雜質的光伏廢水中劇烈攪拌，光伏廢水與鹽溶液的體積比為500 Γ5000 :1,攪拌l 3h之后,沉淀分離,光伏廢水中的氟離子和其他有機污染物會隨著沉淀被去除，廢水得到凈化，在該過程中水滑石晶體在廢水中通過陰離子交換去除光伏廢水中的氟離子，而廢水中的有機物則通過分配作用被吸附到水滑石的層間，經沉淀被去除。
以下進一步提供本發(fā)明的3個實施例實施例1將FeCl3和MgCl2混合，加入去離子水，配制成總陽離子濃度為9mol/L鹽溶液，其中二價離子濃度是三價離子濃度的4倍(摩爾濃度)；向該鹽溶液中快速滴加70%的NaOH溶液調節(jié)PH值至10，滴加時在400 rpm下快速攪拌，滴加完畢后再繼續(xù)攪拌3h，得到水滑石晶體沉淀，再向該體系中加入十二烷基苯磺酸鈉，十二烷基苯磺酸鈉的量為三價陽離子的1/10 (摩爾比)，攪拌3h，沉淀分離得到固體物。將光伏廢水收集，測其pH值，pH為3. 2，加入生石灰，過濾去掉固態(tài)雜質。將得到的固體倒入過濾去掉固態(tài)雜質的光伏廢水中劇烈攪拌，光伏廢水和鹽溶液的體積比為5000 :1，攪拌3h之后，沉淀分離，光伏廢水中的氟離子和其他有機污染物會隨著沉淀被去除，廢水得到凈化。
測定處理后廢水的COD和氟離子濃度，經分析光伏廢水的COD去除率為94. 6%，氟離子的去除率為95. 3%。
實施例2將AlCl3和MgCl2混合，加入去離子水，配制成總陽離子濃度為3 mol/L鹽溶液，其中二價離子濃度是三價離子濃度的2倍(摩爾濃度)；向該鹽溶液中快速滴加50%的NaOH溶液調節(jié)PH值至8，滴加時在300 rpm下快速攪拌，滴加完畢后再繼續(xù)攪拌2 h，得到水滑石晶體沉淀，再向該體系中加入十二烷基苯磺酸鈉，十二烷基苯磺酸鈉的量為三價陽離子的1/8 (摩爾比)，攪拌2 h，沉淀分離得到固體物；將光伏廢水收集，pH為9. 2，過濾去掉固態(tài)雜質； 將得到的固體倒入過濾去掉固態(tài)雜質的光伏廢水中劇烈攪拌，鹽溶液和光伏廢水的體積比為1:500，攪拌I h之后，沉淀分離，光伏廢水中的氟離子和其他有機污染物會隨著沉淀被去除。
測定處理后廢水的COD和氟離子濃度，經分析光伏廢水的 COD去除率為95. 1%，氟離子的去除率為96. 5%。
實施例3將FeCl3和ZnCl2混合，加入去離子水，配制成總陽離子濃度為7mol/L鹽溶液，其中二價離子濃度是三價離子濃度的3倍(摩爾濃度)；向該鹽溶液中快速滴加60%的NaOH溶液調節(jié)PH值至9，滴加時在350 rpm下快速攪拌，滴加完畢后再繼續(xù)攪拌3h，得到水滑石晶體沉淀，再向該體系中加入十二烷基苯磺酸鈉，十二烷基苯磺酸鈉的量為三價陽離子的1/9 (摩爾比)，攪拌3h，沉淀分離得到固體物；將光伏廢水收集，測其pH值為2. 1，則加入生石灰，過濾去掉固態(tài)雜質；將得到的固體倒入過濾去掉固態(tài)雜質的光伏廢水中劇烈攪拌，鹽溶液和光伏廢水的體積比為1:2500，攪拌f3h之后，沉淀分離，光伏廢水中的氟離子和其他有機污染物會隨著沉淀被去除，廢水得到凈化。
測定處理后廢水的COD和氟離子濃度，經分析光伏廢水的COD去除率為95. 7%，氟離子的去除率為96. 6%。
權利要求
1.一種光伏廢水的凈化方法，其特征是依次包括如下步驟1)將三價金屬陽離子鹽和二價金屬陽離子鹽混合，加入去離子水，配制成總陽離子濃度為3、mol/L鹽溶液，其中二價離子的摩爾濃度是三價離子的摩爾濃度的2 4倍；2)向所述鹽溶液中滴加50°/Γ70%的NaOH溶液，調節(jié)pH值至8 10為止，滴加時在 300^400 rpm下攪拌，滴加完畢后再繼續(xù)攪拌疒3h，得到水滑石晶體沉淀；3)向所得體系中加入十二烷基苯磺酸鈉，十二烷基苯磺酸鈉的量為三價陽離子的 1/8 1/10，攪拌2 3h，沉淀分離得到固體物；4)將得到的固體物倒入過濾去掉固態(tài)雜質的光伏廢水中攪拌，光伏廢水與所述鹽溶液的體積比為500 :1 5000 :1，攪拌I 3h之后，沉淀分離。
2.根據權利要求1所述的一種光伏廢水的凈化方法，其特征是步驟4)中的光伏廢水如果呈酸性，則加入生石灰。
全文摘要
本發(fā)明公開一種光伏廢水的凈化方法，將三價金屬陽離子鹽和二價金屬陽離子鹽混合，加入去離子水，配制成總陽離子濃度為3~9mol/L鹽溶液，其中二價離子的摩爾濃度是三價離子的摩爾濃度的2~4倍；向鹽溶液中滴加50%~70%的NaOH溶液，調節(jié)pH值至8~10為止，向所得體系中加入十二烷基苯磺酸鈉，沉淀分離得到固體物；將得到的固體物倒入過濾去掉固態(tài)雜質的光伏廢水中攪拌，光伏廢水與鹽溶液的體積比為5001~50001，攪拌1~3h之后沉淀分離；將陰離子表面活性劑交換到水滑石部分層間，使水滑石在保持陰離子交換性能的基礎上又有了吸附有機物的性能，能同時去除該廢水中的無機氟離子和有機污染物。
文檔編號B01J20/30GK102992440SQ20121049183
公開日2013年3月27日 申請日期2012年11月28日 優(yōu)先權日2012年11月28日
發(fā)明者馬建鋒, 高琪, 姚超, 李定龍 申請人:常州大學