[發明專利]一種可再生重金屬絡合劑及使用方法

無效

• 申請號: 201110343715.3
• 申請日: 2011-11-03
• 公開（公告）號: CN102432123A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發明（設計）人: 包立超;李振山;曹光亮;宋立娜
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: C02F9/04
• 分類號: C02F9/04;C02F1/56;C02F1/66;C02F1/44;C02F101/20
• 代理公司: 北京金闕華進專利事務所(普通合伙) 11224
• 代理人: 曹正鳳

技術領域

本發明屬于水處理技術領域，尤其涉及一種工業廢水處理方法，具體地說是涉及含重金屬銅廢水的處理方法。

背景技術

重金屬廢水是對環境污染嚴重和對人類健康危害極大的工業廢水之一。重金屬廢水來源廣泛，主要產生于電鍍、礦冶、電子、機械制造和化工等行業。隨著這些行業的迅猛發展，重金屬廢水大量排放，日益引起人們的重視。根據廢水的不同的來源與組分，重金屬廢水所采取的處理方法有所不同。一般來說，處理重金屬廢水的主要方法有：化學沉淀法、吸附法、離子交換法、電化學法和膜分離法等。化學沉淀法易受沉淀劑和環境條件的影響，沉淀法往往出水濃度達不到要求，需作進一步處理。吸附法具有操作簡單、金屬離子去除效率高等優點，但是吸附劑吸附了重金屬之后仍存在著后處理問題，所經富集的含有高濃度重金屬的洗脫液有待于進一步處理才能實現資源回收，限制了吸附法的工業化應用。離子交換法裝置價格昂貴，處理成本較高，樹脂易受污染或氧化失效。電沉積法能夠將重金屬離子還原為單質，電沉積過程結束后可以將極板上的金屬單質剝離，輕松實現資源的回收，產生一定的經濟效益。但是電沉積法只適合處理高濃度的重金屬廢水，處理低濃度重金屬廢水電耗大、投資成本高。

膜分離技術是利用一種特殊的半透膜將溶液隔開，以壓力為驅動力，當廢水流經膜面時，其中的污染物被截留，而水分子透過膜，廢水得到凈化。膜技術作為一種新型的水處理技術具有低耗、高效、操作方便等優點，普遍受到國內外水處理者的關注，特別是可以在實現水回用的同時，提高濃水中的重金屬含量，有利于重金屬的進一步回收利用。目前所用的膜分離技術主要是微濾技術、超濾技術、納濾技術和反滲透技術。納濾和反滲透對于金屬去除率高但是膜孔小，膜通量低，需要的操作壓力高，一般用于飲用水的凈化處理。超濾膜和微濾膜通量大，操作壓力低，但是由于膜孔徑遠遠大于金屬離子直徑，無法將其直接攔截，需要加入表面活性劑形成膠束或加入水溶性高分子聚合物與金屬絡合，使其體積增大而被截留。由此便形成了含有高濃度金屬與有機物的濃縮液，如果不進一步處理直接排放到環境中，會造成二次污染。另一方面，工業廢水水量大，需要在處理過程中不斷加入表面活性劑或絡合劑，增加了運行成本。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中存在的濃縮液難以處理、運行成本高的問題，而提供一種可再生的重金屬絡合劑及其使用方法，由于該絡合劑與金屬的絡合性和在電沉積中不易被氧化還原的性質，可以將該絡合劑運用于超濾-電沉積組合法中，不僅使濃縮液得到有效處理，降低二次污染的危險，而且絡合劑可以在電沉積過程中得到再生，通過絡合劑的重復利用，有效的降低運行成本。

為實現上述目的，本發明所采用的技術方案是：

在對重金屬廢水的處理過程中使用一種可再生的重金屬絡合劑，通過膜分離、電沉積兩個步驟的組合處理。在所述組合處理的步驟中包括絡合劑與銅離子絡合及溶液濃縮、絡合劑再生及回用。

膜分離過程中實現絡合劑與銅離子絡合；電沉積步驟中實現溶液濃縮、絡合劑再生及回用。

具體方案為：

(1)將待處理的含重金屬銅的廢水放入一個帶有攪拌器的調節池中。

(2)向調節池-1中加入水解膠原蛋白作為絡合劑，并加入NaOH，控制加入后廢水的pH保持在5.5-7.0之間，攪拌器的轉速保持在400-600rpm之間，在常溫下反應1-2小時，以保證銅離子全部與水解膠原蛋白絡合。

(3)在提升泵-1的作用下，調節池-1中的廢水進入多介質過濾器、超濾膜系統，水分子在壓力作用下透過超濾膜成為凈化水，濾液中銅離子截留率達90％以上，可以回用于生產工藝。銅離子與水解膠原蛋白絡合物由于大于超濾膜的微孔孔徑而被超濾膜截留，形成濃縮液。

(4)膜分離獲得的濃縮液回到調節池-1中，當調節池-1中的濃縮液達到2-4倍的濃縮倍率后，關閉調節池到超濾膜系統的提升泵-1，打開調節池-1與調節池-2之間的提升泵-2，將調節池-1中的料液打入調節池-2中。

(5)向調節池-2中加入硫酸，控制加入后廢水的pH在2-4之間，使水解膠原蛋白與銅離子解絡。

(6)打開調節池-2到平板電沉積裝置間的提升泵-3，將溶液打入電解槽中進行電解，銅在陰極板上析出，水解膠原蛋白留在電解液中，實現了金屬離子與絡合劑的分離。

(7)電沉積過程結束后，開啟電解槽與調節池-1之間的閥門，再生后的水解膠原蛋白回流到調節池-1中循環使用。

下面陳述各部件的工藝條件及功能：