[發明專利]一種連環處理電鍍銅廢水和含磷廢水的方法

在審

• 申請號: 201710576589.3
• 申請日: 2017-07-14
• 公開（公告）號: CN107473314A
• 公開（公告）日: 2017-12-15
• 發明（設計）人: 劉世權;孫媛媛
• 申請（專利權）人: 濟南大學
• 主分類號: C02F1/28
• 分類號: C02F1/28;B01J20/22;B01J20/30;C02F103/16;C02F101/20
• 代理公司: 濟南譽豐專利代理事務所(普通合伙企業)37240
• 代理人: 李茜

技術領域

本發明涉及一種連環處理兩種廢水的方法，特別涉及連環處理電鍍銅廢水及含磷廢水的方法，屬于廢水處理領域。

背景技術

廢水處理是當前環境領域的重要任務和課題之一。其中，重金屬離子污染較為普遍，電鍍銅廢水既是其中之一。廢水中的磷主要以正磷酸鹽、聚磷酸鹽和有機磷等形式存在。其中，生活污水中的磷大部分以溶解態的無機磷為主，主要是來自洗滌劑的正磷酸鹽和稠環磷酸鹽，其余小部分是有機化合磷。其中，無機磷是以PO₄^3-、HPO₄^2-、H₂PO₄^-等不同價態的離子形式存在。

吸附法是廣泛使用的離子污染廢水處理方法之一。吸附法成本低、操作簡單，具有較好的應用前景。來自自然的硅砂作為一種廉價的吸附材料，可用于吸附單一廢水中有毒離子，但吸附效率很低，凈化效果差。

發明內容

本專利所要解決的技術問題是采用完全氨基化功能化的硅砂，先吸附鍍銅廢水的鐵和銅陽離子，吸附到硅砂表面的鐵和銅離子，可以已一價、二價、三價多種形式存在，從而可以充分吸附另一種廢水中以不同陰離子形式存在的磷。依靠陰陽離子特異性相互作用，吸附效率大大提高，同時實現連環處理兩種廢水，達到雙重凈化的效果，并節約用于處理陰離子廢水所需的陽離子原料。

本發明通過如下技術方法實現:

將一定量的十六烷基三甲基溴化胺（CTAB）和H₂O混合，加入一定量的硅砂，置于60℃的搖床上震蕩10min。然后加入一定量的NaOH溶液和正硅酸乙酯，繼續反應3h，將混合物取出進行過濾，用去離子水沖洗后放入烘箱中110℃烘干。該過程重復四次，得包覆硅砂。將該產物以1℃/min 升至550℃后保溫6h，冷卻后得包覆硅砂。取一定量的包覆硅砂置于三口燒瓶中，與一定量的N-(β-氨乙基-γ-氨丙基)甲基二甲氧基硅烷（以下簡稱硅烷）和甲苯混合，于105℃條件下充分攪拌9h。冷卻后過濾，干燥后得到氨基完全功能化的硅砂。

在N₂等溫吸附裝置上測得的N₂等溫吸附曲線結果顯示，包覆（即未經硅烷處理時）硅砂表面多孔，吸附量很高；而硅烷處理后，N₂吸附量急劇減小至硅砂表面幾乎無孔（見附圖1），表明硅烷處理后包覆硅砂中的孔道布滿氨基基團，硅砂完全氨基化功能化，吸附鐵和銅離子的能力提升。

將一定量的氨基完全功能化硅砂浸泡于一定量的含銅廢水（電鍍銅廠實際排放的廢水，該廢水中含鐵2714mg/L,含銅222mg/L，初始pH值2.03）中，吸附至廢水中至銅和鐵濃度不再降低，過濾出硅砂，得濾液; 向濾液中多次加入氨基完全功能化硅砂，重復吸附步驟，直至濾液中的銅達到排放標準要求，過濾出硅砂，得同時負載鐵和銅的硅砂，即本發明的提出的新型除磷吸附劑。

取上述一定量的處理過鍍銅廢水的硅砂即本發明的提出的新型除磷吸附劑加入含磷（由磷酸鉀配置）的模擬廢水，調節pH值，吸附至廢水中磷濃度不再降低，過濾出硅砂，得濾液。向濾液中多次加入處理過鍍銅廢水的硅砂，直至濾液中的磷濃度達到排放標準要求。該方法提供了連環凈化含陽離子和陰離子廢水的新思路。

以下為連環處里廢水的具體操作步驟。

1.連環處理鍍銅和含磷廢水，步驟如下：

（1）將硅砂（3g）、CTAB 1.08g和H₂O（100mL）混合，在60℃下振蕩10min。然后加入0.3M NaOH（30mL）溶液和正硅酸乙酯（TEOS 4.5mL）繼續反應3h。將混合物取出進行過濾，用去離子水沖洗3~4次后放入烘箱中110℃烘干。

（2）重復步驟（1）四次，得包覆硅砂。

（3）將上述產物以1℃/min 升至550℃后保溫6h，冷卻后得包覆硅砂。

（4）將9g包覆硅砂置于250mL三口燒瓶內，與體積比為N-(β-氨乙基-γ-氨丙基)甲基二甲氧基硅烷（AATPS）:甲苯=1:30的溶液混合。在105℃油浴條件下，充分攪拌9h。冷卻后進行過濾，用甲醇進行4~5次清洗，置于烘干箱中80℃烘干，得氨基完全功能化硅砂。

（5）取實際電鍍銅廢水25mL，加入1g氨基完全功能化的硅砂，在25℃，160r/min條件下水浴恒溫震蕩1h，過濾出硅砂，得濾液。