[發明專利]一種電鍍廢水處理用離子交換纖維及電鍍廢水處理方法

在審

• 申請號: 201611174647.1
• 申請日: 2016-12-19
• 公開（公告）號: CN106622402A
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發明（設計）人: 朱小平;強金鳳;陳婉芳;盧珊珊;吳云;張勇
• 申請（專利權）人: 馬鞍山中創環保科技有限公司
• 主分類號: B01J47/014
• 分類號: B01J47/014;D06M13/368;D06M13/328;D06M11/69;D06M11/70;C02F1/42;C02F101/20;C02F101/22;C02F103/16
• 代理公司: 北京和信華成知識產權代理事務所(普通合伙)11390
• 代理人: 胡劍輝

技術領域

本發明涉及一種離子交換纖維，具體涉及一種電鍍廢水處理用離子交換纖維、以及利用該離子交換纖維處理電鍍廢水的方法。

背景技術

電鍍工業是我國重要的加工業，其產品廣泛地應用于各個行業中，同時電鍍行業也是當今我國三大污染工業之一，其生產過程中產生的大量含鎳、鉻等重金屬廢水給環境帶來嚴重的污染。據有關資料統計，目前我國電鍍企業已達到2萬多家，其每年向環境排放的廢水多達4億噸。

電鍍廢水的成分非常復雜，其中重金屬廢水是電鍍業潛在危害性極大的廢水類別。根據重金屬廢水中所含重金屬元素進行分類，一般可以分為含鉻(Cr)廢水、含鎳(Ni)廢水、含鎘(Cd)廢水、含銅(Cu)廢水、含鋅(Zn)廢水、含金(Au)廢水、含銀(Ag)廢水等。傳統的電鍍廢水處理方法有：化學沉淀法、生物法、電解法、膜分離、離子交換法等。其中化學沉淀法是加入化學試劑，在堿性條件下將重金屬離子沉淀的一種方法。中和沉淀法操作簡便，但該法只是使重金屬轉移，容易產生二次污染。生物法無毒安全，不產生二次污染，但是活體生物絮凝劑不易保存，絮凝劑生產成本高。電解法能有效回收重金屬，但是不適用于低濃度電鍍廢水。膜分離方法的優點是設備簡單、操作方便、占地少、效率高、不需添加化學試劑等，但膜組件價格昂貴、膜使用過程中易受污染等。離子交換具有選擇性吸附及濃縮富集功能，能將重金屬離子從廢水中分離出來，得到濃度較高、雜志含量較低的回收液，具有較好的發展前景，但是目前處理重金屬電鍍廢水的離子交換材料主要是顆粒狀離子交換樹脂，交換容量不高、單位時間處理水量也小、流通阻力大。離子交換纖維是繼離子交換樹脂之后出現的一種新型吸附分離材料，具有傳質距離短、吸附速率快、凈除率高等明顯的動力學優勢。離子交換纖維吸附材料綜合了顆粒狀離子交換樹脂與纖維過濾材料的各自優點，因此，在化工分離、清潔生產及資源回收利用等工業、環保領域中具有廣闊的應用前景。

CN201110150940.5公開了一種含鎳、銅離子的廢水處理方法，將廢水在壓力作用下通過離子交換柱，150ppm的鎳可處理至1ppm以下，但是顆粒狀離子交換樹脂的交換容量低，單位時間水處理量小，且易堵塞。

CN201310560417公開了一種利用弱酸離子交換纖維處理含鎳/含銅電鍍廢水的方法，使用自制的弱酸離子交換纖維可有效將電鍍廢水中銅、鎳提取出來，且離子交換纖維可重復利用200次。但是處理對象單一，僅對體系中陽離子重金屬有作用。

發明內容

基于以上方法及發明存在的不足，本發明提供一種電鍍廢水處理用離子交換纖維以及利用該離子交換纖維處理電鍍廢水的方法，主要是通過構建特定結構的官能團，實現對于Cr(VI)、Cu²⁺、Ni²⁺的高性能吸附，可在很寬的pH范圍內(pH＝1～13)對廢水中Cr(VI)、Cu²⁺、Ni²⁺處理率達98.0％以上；該離子交換纖維可在室溫下長期保存五年以上，其吸附性能不變。

本發明的目的可以通過以下技術方案實現：

一種電鍍廢水處理用離子交換纖維，該離子交換纖維通過下述步驟制得：

(1)胺基化反應：取適量特定纖維緩慢加入到適量的有機醇中，并加入定量的胺基化試劑，攪拌狀態下于90-130℃反應3-10h，產物用水洗滌、晾干,得到中間產物；

(2)磷酸化反應：向中間產物中加入適量有機醛、含氯類溶劑、水，常溫攪拌5-10min，加入磷酸化試劑，回流反應1-6h，結束后除去溶劑，依次用水、1-5％鹽酸清洗產物，最后用水洗至中性得到離子交換纖維產物。

所述特定纖維選自聚烯烴、聚丙烯腈、聚乙烯醇、聚氯乙烯、聚乙烯-丙烯腈共聚物中的一種或多種。

所述有機醇為乙二醇、三甘醇、丙三醇或多羥基醇中的一種或多種。

所述胺基化試劑選自乙二胺、三乙醇胺、三異丙醇胺、三乙烯四胺、三縮四乙二胺中的一種或多種。

所述有機醛選自甲醛、乙醛、正丁醛、異丁醛、十二醛、苯甲醛中的一種或多種。

所述含氯類溶劑包括1,2-二氯乙烷、三氯甲烷、四氯甲烷、氯乙烷、氯丙烷中的一種或多種。

所述磷酸化試劑包括三氯氧磷、三氯化磷、五氧化二磷、磷酸、焦磷酸中的一種或多種。

步驟(1)中所述纖維、有機醇與胺基化試劑質量比為1:5-50:1-20；步驟(2)中所述中間產物、有機醛、含氯類溶劑、水與磷酸化試劑質量比為1:5-20:0.5-10:2-20:5-20。