一種重金屬廢水的處理方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及廢水處理技術領域，尤其涉及一種重金屬廢水的處理方法。
【背景技術】
[0002]重金屬廢水中的重金屬離子通過地下水循環(huán)和土壤迀移，造成人類飲用水和食物的污染，嚴重危害人類的生存環(huán)境和生命安全，同時，作為不可再生資源，也造成了重金屬資源的流失和浪費。因此，工業(yè)廢水中重金屬離子的合理回收和資源化利用成為目前亟待解決的能源、環(huán)保與經濟問題之一。
[0003]目前，含重金屬的工業(yè)廢水的處理思路主要是分離-回收-再利用(Remove-Recovery - Reuse，簡稱3R)。對重金屬離子的分離和回收主要采用化學沉淀、溶劑萃取、離子交換，其他方法如吸附、膜分離、電解以及膜生物反應器等方法也有報道和研究。化學沉淀法是最早廣泛采用的分離重金屬離子的方法，主要是在堿性條件下生成氫氧化物沉淀，或者引入硫源生成硫化物沉淀。這種方法操作簡便、成本低，但最大的缺點在于即由此產生的沉淀物(電鍍污泥)的處理。電鍍污泥處理不當會造成對水體和土壤的二次污染，危害生態(tài)環(huán)境和人類健康。第二種研究較多的方法是溶劑萃取技術，利用重金屬離子在兩種不混溶的溶劑中溶解度或分配比的不同來達到分離、提取或純化的目的。這種方法是液液接觸，可連續(xù)操作，分離效果較好。然而溶劑在萃取過程中的流失和再生過程中能源消耗大，使這種方法存在一定局限性，應用受到很大的限制。離子交換法是重金屬離子與離子交換劑進行交換，達到去除廢水中重金屬離子的方法。常用的離子交換劑有陽離子交換樹脂、陰離子交換樹脂和螯合樹脂等。幾年來，國內外學者就離子交換劑的研制開發(fā)展開了大量的研究工作。隨著離子交換劑的不斷涌現(xiàn)，在電鍍廢水深度處理、高價金屬鹽類的回收等方面，離子交換法越來越展現(xiàn)出其優(yōu)勢。離子交換法是一種重要的電鍍廢水治理方法，處理容量大，出水水質好，可回收重金屬資源，對環(huán)境無二次污染，但離子交換劑易氧化失效，再生頻繁，操作費用高。因此，發(fā)展具有高附加值的、簡便的重金屬離子資源化回收的方法具有重要的研究意義和實際應用價值。
[0004]納米科學與技術是當今世界公認的前沿領域之一，其探索與研究活動正對社會經濟產生深遠的影響。作為21世紀最關鍵的技術之一，納米技術已經被廣泛應用于催化、生物、醫(yī)藥、電子以及能源等領域。作為納米科技的主體，由于量子效應和小尺寸效應等物理效應，納米材料展示出與其體相材料不同的獨特的光學、電學、磁學、熱學等物理特性以及催化、表面吸附等化學特性。而無機納米材料由于其獨特的物理化學性質，在電子器件、能源、光學器件及催化等領域越來越發(fā)揮著關鍵作用。
[0005]將重金屬廢水中的重金屬離子轉化為納米氧化物顆?；蚣{米單質顆粒，既能變廢為寶，又能減輕廢水對環(huán)境的污染。但實際在處理的過程中，如何變廢為寶、如何簡單高效地將廢水中隱藏的“價值”提煉出來，在業(yè)內卻是一個難題。
[0006]CN 103693789 A公開了一種重金屬廢水中重金屬的資源化回收方法，其特征在于，包括步驟:1)向重金屬廢水中加入絡合劑和還原劑；2)用堿性溶液調節(jié)廢水的pH值；3)加熱進行充分反應；4)冷卻至室溫，分離得到產物。但是該方法在調節(jié)pH時需要使用大量的堿性溶液，并且分離產物后的液體不能滿足污水排放標準。

【發(fā)明內容】

[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種重金屬廢水的處理方法。該方法不但能夠回收重金屬廢水中的重金屬，而且大大減少了調節(jié)pH時堿液的使用量，并且通過進一步處理使得回收重金屬之后的液體能夠達到污水排放標準。
[0008]本發(fā)明所采取的技術方案是:
[0009]—種重金屬廢水中重金屬的資源化回收方法，包括步驟:
[0010]1)利用重金屬吸附劑將重金屬富集；
[0011]2)向重金屬溶液中加入絡合劑和還原劑；
[0012]3)用堿性溶液調節(jié)廢水的pH值；
[0013]4)加熱進行充分反應；
[0014]5)冷卻至室溫，進行固液分離，所得固體為重金屬沉淀；
[0015]6)步驟5)所得液體經過活化的⑶-180大孔吸附樹脂，流出液經過D113陽離子交換樹脂；
[0016]7)收集處理后的重金屬流出液。
[0017]重金屬廢水中，重金屬的含量為50-1000mg/L，如60mg/L、100mg/L、200mg/L、300mg/L、500mg/L、550mg/L、600mg/L、650mg/L、700mg/L、750mg/L、800mg/L、850mg/L、900mg/L 或 950mg/L。
[0018]步驟1)具體為:將硅藻殼吸附劑加入到重金屬溶液中，攪拌混勻或震蕩；離心分離硅藻殼吸附劑或靜置待硅藻殼吸附劑沉淀后排除上部清液；在處理后的硅藻殼吸附劑中加入HC1溶液，攪拌混勻，使重金屬離子充分洗脫；洗脫液用于回收重金屬；在處理后的硅藻殼中加入與HC1溶液等量的NaOH溶液，中和活化硅藻殼吸附劑，使溶液最終pH范圍在7-7.5之間。所述氧化劑采用雙氧水或漂白水。所述HC1溶液的濃度為0.05-0.20M，如 0.06Μ、0.07Μ、0.75Μ、0.08Μ、0.09Μ、0.1Μ、0.11Μ、0.15Μ、0.12Μ、0.13Μ、0.14Μ、0.15Μ、0.16Μ、0.17Μ、0.18Μ 或 0.19Μ，所述 NaOH 溶液的濃度為 0.05-0.20M，如 0.06Μ、0.07Μ、0.75Μ、0.08Μ、0.09Μ、0.1Μ、0.11Μ、0.15Μ、0.12Μ、0.13Μ、0.14Μ、0.15Μ、0.16Μ、0.17Μ、0.18Μ或 0.19Μο
[0019]硅藻殼吸附劑去除重金屬過程為物理吸附，吸附過程迅速。硅藻殼來自人工養(yǎng)殖的硅藻，是一種天然的納米材料，與市場上常見的人工合成納米材料比較，價格低廉。并且，本方法中使用的硅藻殼再生性能極佳，再生過程簡單，可以重復使用百數次仍不影響吸附率和洗脫率，大大降低運行成本。經解吸后形成的重金屬濃縮液可低成本回收重金屬，經濟效益明顯。
[0020]步驟2)所述的絡合劑為檸檬酸、檸檬酸鈉、檸檬酸鉀、氨水、乙二醇、乙二胺、乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸鈉或酒石酸鉀鈉中的至少一種。重金屬廢水中的重金屬與絡合劑的質量比為 1:1 - 100，如 1:2、1:5、1:10、1:20、1:25、1:30、1:40、1:50、1:60、1:70、1:80、1:90 或 1:95。
[0021]所述的還原劑為葡萄糖、水合肼、甲醛、硼氫化鈉、鹽酸羥胺或次磷酸鈉中的至少一種。重金屬廢水中的重金屬與還原劑的質量比為1:1 - 10，如1:2、1:3、1:4、1:5、1:6、1:7、1:8、1:9 或 1:9.5ο
[0022]步驟3)所述的堿性溶液為氫氧化鈉溶液、氨水溶液、碳酸鈉/碳酸氫鈉緩沖液、硼酸/硼砂緩沖液、硼砂/氫氧化鈉緩沖液、甘氨酸/氫氧化鈉緩沖液、巴比妥鈉/鹽酸緩沖液、Tris/鹽酸緩沖液，磷酸二氫鈉溶液、磷酸二氫鉀溶液或磷酸氫二鈉溶液中的至少一種。
[0023]用堿性溶液調節(jié)廢水的pH后，廢水的pH為5-12，如6、7、8、9、10或11。
[0024]步驟4)所述加熱的加熱溫度為 30-160 °C，如 40°C、50°C、60°C、70°C、80°C、90°C、1(rc、ii(rc、i2(rc、i3(rc、i4(rc、i5(rc 或 i55°c。
[0025]充分反應的時間為l_24h，如 2h、5h、7h、9h、10h、12h、15h、17h、19h、20hS23h。
[0026]步驟5)所述液體質量與濕樹脂重量比為10:1，上樣流速為lBV/h?2.5BV/h ;經過陽離子樹脂的上樣量與樹脂重量比為6:1，上樣流速為2BV/h?3BV/h。
[0027]應用離子交換樹脂處理回收過金屬離子的廢水，可大大降低處理后廢水中殘余重金屬離子的濃度，使得流出液達到污水排放標準。本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明所提供的方法操作簡便、成本低，不但能夠回收重金屬廢水中的重金屬，而且大大減少了調節(jié)pH時堿液的使用量，并且通過進一步處理使得回收重金屬之后的液體能夠達到污水排放標準。利用回收的重金屬可制備出金屬氧化物或金屬單質納米微粒，所制備的納米微?？蓱糜诤芏囝I域，如涂料領域、催化劑領域、電子領域等，具有較好的經濟社會效益。
【具體實施方式】
[0028]下面通過【具體實施方式】來進一步說明本發(fā)明的技術方案。
[0029]本發(fā)明的目的在于提供一種重金屬廢水的處理方法。
[0030]本發(fā)明所采取的技術方案是:
[0031]—種重金屬廢水中重金屬的資源化回收方法，包括步驟:
[0032]1)利用重金屬吸附劑將重金屬富集:將硅藻殼吸附劑加入到重金屬溶液中，攪拌混勻或震蕩；離心分離硅藻殼吸附劑或靜置待硅藻殼吸附劑沉淀后排除上部清液；在處理后的硅藻殼吸附劑中加入HC1溶液，攪拌混勻，使重金屬離子充分洗脫；洗脫液用于回收重金屬；在處理后的硅藻殼中加入與HC1溶液等量的NaOH溶液，中和活化硅藻殼吸附劑，使溶液最終pH范圍在7-7.5之間。所述氧化劑采用雙氧水或漂白水。所述HC1溶液的濃度為0.05-0.20M，所述 NaOH 溶液的濃度為 0.05-0.20M。
[0033]2)向重金屬溶液中加入絡合劑和還原劑；
[0034]3)用堿性溶液調節(jié)廢水的pH值；
[0035]4)加熱進行充分反應；
[0036]5)冷卻至室溫，進行固液分離，所得固體為重金屬沉淀；
[0037]6)步驟5)所得液體經過活化的⑶-180大孔吸附樹脂，流出液經過D113陽離子交換樹脂:將步驟5)所得液體經過活化的CD-180大孔吸附樹脂，上清液質量與濕樹脂重量比為10:1，上樣流速為lBV/h?2.5BV/h ;收集流出液，再將流出液上D113陽離子交換樹脂，上樣量與樹脂重量比為6:1，上樣流速為2BV/h?3BV/h ；
[0038]7)收集處理后的重金屬流出液。
[0039]優(yōu)選的，本發(fā)明的廢水中，重金屬的含量為50_1000mg/L。
[0040]所述的絡合劑為檸檬酸、檸檬酸鈉、檸檬酸鉀、氨水、乙二醇、乙二胺、乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸鈉或酒石酸鉀鈉中的至少一種。
[0041]所述的還原劑為葡萄糖、水合肼、甲醛、硼氫化鈉、鹽酸羥胺或次磷酸鈉中的至少