[發明專利]一種脫除電鍍廢水中重金屬離子的工藝及裝置

在審

• 申請號: 201310652376.6
• 申請日: 2013-12-04
• 公開（公告）號: CN103708585A
• 公開（公告）日: 2014-04-09
• 發明（設計）人: 管山;孫帥帥;張文文;趙佳;楊一超;郭玉高
• 申請（專利權）人: 天津工業大學
• 主分類號: C02F1/469
• 分類號: C02F1/469;C02F1/62;C02F103/16
• 代理公司: 暫無信息
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技術領域

本發明屬于電鍍廢水處理技術領域，特別提供了一種電鍍廢水中重金屬離子的脫除的工藝及裝置。

背景技術

當今社會，隨著汽車行業和鋼鐵行業的不斷發展，采礦、冶金、金屬加工、電鍍等行業排放的廢水已成為了水環境污染的重要源頭，對這些廢水處理的研究已成為了當今世界的重要研究課題之一。由于這些廢水中的重金屬離子濃度較低，而且廢水排放量大，不能自然降解，再加上排放廢水的污染面很廣，所以對廢水處理的難度大，時間長且成本高。如今對廢水的處理方法有化學沉淀法、微生物分離法、活性炭吸附法、蒸發濃縮法、電滲析法、離子交換法等。這些方法對于金屬的回收利用均有一定的限制，而且很難做到痕量重金屬的監測及回收利用。

電去離子技術則利用了電去離子的特點，實現了廢水中痕量重金屬的有效分離。電去離子技術是將離子交換樹脂填充在電滲析器的淡水室中，將離子交換技術與電滲析結合，并同時實現了低濃度離子深度脫除及樹脂連續電再生的新型復合分離過程。相對于電滲析而言，電去離子技術的淡化室內填充樹脂，不僅有效的降低了淡化室中的電阻，而且還能提高離子遷移的速度，從而使得在較小的電流條件下達到較大的離子向濃縮室中遷移的速率。相對于離子交換而言，在特定的電流下，淡化室內的樹脂呈現一種平衡狀態。在這種電流下，淡化室內水電解產生的H⁺和OH^-與進入淡化室內原水中金屬離子的濃度達到一定的平衡，從而實現了金屬離子向陰極方向傳遞的持續性。能夠達到比較好的傳遞效果。這種脫除重金屬并在線監測的裝置主要包括膜堆、電源、原水罐、濃縮罐和電極水罐。其中，膜堆為主要裝置，膜堆中主要包含電極室、淡化室和濃縮室，其中兩個電極室中分別含有兩塊電極。淡化室是主要進行離子傳遞和離子交換的地方，在電流的作用下，進入淡化室中的陽離子在陽離子交換樹脂上向陰極方向移動并且透過陽離子交換膜進入到濃縮室中，陰離子在陰離子交換樹脂上向陽極方向移動并透過陰離子交換膜進入到另一側濃縮室中，并且在兩個相通的濃縮室中達到電平衡。從濃縮室中得到的為濃水，而從淡化室中得到的是淡水。

這種脫除廢水中重金屬離子的技術不僅可以實現對重金屬離子的回收再利用，而且更能有效的對所排廢水中重金屬離子的脫除，達到排放標準并實現廢水的循環利用。

發明內容

本發明本發明的目的在于對含有低濃度的重金屬溶液中的重金屬進行脫除、回收并對廢水進行進一步凈化。從而在較低的電流下可以得到較大的回收率和純度較高的水溶液。本發明的另一個目的在于減少重金屬離子在濃縮室的陽膜內及外部產生沉淀，實現離子深度脫除，延長離子交換膜使用壽命。

一種脫除電鍍廢水中重金屬離子的工藝及裝置，在陰極與陽極之間設置交替排列的多個陰陽離子交換膜，淡化室由相鄰兩膜和隔板構成，其中陽極一側放置陰膜，陰極一側放置陽膜；濃縮室由相鄰兩膜和隔板構成，其中陰極一側放置陰膜，陽極一側放置陽膜；最外側兩個濃縮室與陰陽極之間的空間為陰極室和陽極室。在淡化室中填充按一定比例混合的陰陽離子交換纖維或離子交換樹脂顆粒，在濃縮室中填充惰性絲網或一定比例混合的陰陽離子交換纖維或樹脂，電極室中填充一定比例混合的陰陽離子交換纖維或樹脂或填充惰性絲網。廢水進入淡化室，在陰陽極之間的直流電場的作用下，淡化室中重金屬離子和陰離子分別透過陽、陰離子交換膜進入與之相鄰的濃縮室；濃縮室以酸液循環并可部分或全部采出以獲得濃縮液；電極室以酸液循環并補充使其pH保持穩定。

一種脫除電鍍廢水中重金屬離子包括方法：

原水罐中含重金屬離子的溶液在泵的作用下進入到淡化室中，在電場的作用下金屬離子交換到離子交換纖維上向陰極方向移動透過陽離子交換膜進入到濃縮室；陰離子交換到離子交換纖維上向陽極方向移動透過陰離子交換膜進入到濃縮室。從而達到原水的淡化。

濃水罐中的濃水在泵的作用下分別進入到濃縮室中，帶走由淡化室中遷移過來的金屬離子，并且返回到濃縮罐中，使濃縮罐中的濃水進行循環或部分采出，從而使濃水罐中的金屬離子在逐步增加，達到一定的富集倍數。

在循環過程中，保持濃縮室中的pH在一個較小的范圍內，以防止濃縮室中金屬離子濃度過大而產生沉淀。

在運轉過程中，保持電極水罐中電極水pH保持在一個較小的范圍內，從而降低電極室中的電阻，減小電壓，并且可以保持陽極室中的H⁺向濃縮室中遷移，使濃縮室中的pH保持穩定。

本發明的有益效果是：