[發明專利]一種分步提取水體中重金屬鉻(VI)和鎘(II)的方法

有效

• 申請號: 201911067697.3
• 申請日: 2019-11-04
• 公開（公告）號: CN110745902B
• 公開（公告）日: 2022-03-29
• 發明（設計）人: 孟曉榮;宋瑩瑩;王瑜;張一帆;薛婧秋
• 申請（專利權）人: 西安建筑科技大學;陜西省水務集團水務科技有限公司
• 主分類號: B01D61/42
• 分類號: B01D61/42;C02F101/20;C02F101/22;C02F103/16
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 姚詠華

本發明公開了一種分步提取水體中重金屬鉻(VI)和鎘(II)的方法，包括分別制備針對鉻(VI)和鎘(II)選擇性萃取的聚合物凝膠液膜；分別搭建重金屬鉻(VI)和重金屬鎘(II)的電膜萃取系統，分別對鉻(VI)和鎘(II)的分離提取等過程。本發明是將含鉻(VI)和鎘(II)的混合料液，先引入鉻(VI)電膜萃取系統分離和提取鉻(VI)后；再將殘余液引入鎘(II)電膜萃取系統進行鎘(II)的分離和提取。這種分步進行水相中鉻(VI)、鎘(II)的高效高選擇性萃取、分離與富集方法和過程，操作連續，工藝簡便，占地面積靈活，化學試劑用量少，節能環保。可同時實現對重金屬廢水的達標排放和低濃度金屬鉻和鎘的回收再利用。

技術領域

本發明屬于化工分離、濕法冶金及廢水處理等技術領域，涉及一種從水溶液中分步去除、分離、提取或富集鉻(VI)和鎘(II)的方法。

背景技術

鎘(II)和鉻(VI)兩種離子均具有較高的毒性。水體中鉻(VI)的存在會對生態環境產生不可逆轉的損害，動物攝入過量的鉻酸鹽可導致皮膚和胃部刺激或潰瘍，長期暴露會引起皮炎、肝損傷、腎循環、神經組織損傷和大劑量死亡等。人類長期飲用低濃度含鉻(VI)或鎘(II)的水，會在體內逐漸蓄積而最終導致重大疾病發生。如在1930～1960s年代，日本水俁鎮就因當地化工廢水中的鎘(II)所導致的水體污染引起了世界聞名的骨骼疾病。因此，工業鉻(VI)和鎘(II)的排放限量分別為1和0.1mg/L，在內陸水域和飲用水中對鉻(VI)或鎘(II)的最大允許排放濃度分別是0.05和0.005mg/L。

鉻(VI)和鎘(II)的工業來源較為豐富，其中包括了電池、電鍍、電解、陽極氧化槽、制革、造紙、冷卻塔排污等各種工業化過程。目前專利技術中，對含鉻(VI)、鎘(II)工業廢水的治理方法大多停留在去除方面，如化學沉淀、混凝、離子交換、吸附技術、燃料電池方法等。周青齡提出了一種通過二氧化硫沉淀法處理鉻(VI)廢水的技術，該技術是將廢水中大量的金屬離子混合沉淀后變為固廢，這在給環境帶來的另一種損害的同時，大量的有價金屬也沒有得到及時有效的回收和再生。且存在極高的化學能源需求和不完全去除等問題，也限制了這些技術或方法的廣泛適用性。專利技術CN109052620利用微生物燃料電池降解有機物產生的電能驅動微生物電解池處理900～1000mg L^-1的含鎘重金屬廢水，鎘去除率約為89.5，該方法不消耗外部電能，不產生二次污染，是一種環境友好的含鎘重金屬廢水處理新方法。但該方法僅適用于高濃度含鎘廢水的處理，且經處理后的廢水中仍會殘余100mgL^-1的鎘。

鎘是一種稀散金屬，在自然界的分布較為稀少，地殼中鎘的平均豐度僅有0.08-0.5mg/L，且常與其它金屬伴生而難以提煉。隨著國家工業化進程的加速，重金屬鎘、鉻等的消耗日趨增加，對含鉻和鎘的工業廢水中的鉻和鎘進行分步提取、富集以進行回收再利用，成為其重要的資源來源和生產手段。近年來，液膜分離技術在含鉻(VI)和鎘(II)的廢水治理中得到了一定的探索。膜萃取方法，萃取與反萃同步，操作簡便。如文獻(H.G.Nowier，Journal of Membrane Science，2000年)中，通過負載有環己烷和TBP的SLM，可以實現對鎘(II)的選擇性去除或提取。但由于SLM穩定性較差而限制了其工業化應用。與SLM相比，聚合物凝膠液膜通過聚合物將離子液體、液相載體等有效包埋共存于聚合物基質中，形成的一種具有良好萃取穩定性的液膜分離技術，載體用量少，制備技術和萃取操作簡便，易于工業化擴大的優勢，在最近的幾年中受到了研究者的高度青睞。但國內研究者較小，且其較低的擴散系數一直是聚合物凝膠膜在應用方面的一大障礙。

發明內容

本發明的目的在于提供一種分步去除或提取水體中重金屬鉻(VI)和鎘(II)的方法，該方法涉及到分別針對危重金屬鉻(IV)和鎘(II)具有高選擇性萃取能力的固相液膜的制備方法，以及一種萃取和反萃同步，快速、高效且操作方便的電膜萃取技術。本發明提出的方法和技術可應用于對含鉻(VI)、鎘(II)的重金屬廢水的無害化治理，及其對所述兩種金屬的選擇性分離、提取、回收、再生的前處理過程。是一種可應用于環境或濕法冶金領域的重金屬廢水、廢渣的綜合治理技術。