一種高分子螯合和吸附組合去除高鹽廢水中微量鎘的方法

2023-10-19 10:34:52 7

專利名稱：一種高分子螯合和吸附組合去除高鹽廢水中微量鎘的方法
技術領域：
本發明屬於水處理技術領域，特別涉及一種通過組合高分子螯合和吸附去除鎘的 方法，高分子直接螯合和原位吸附組合去除高鹽廢水中微量鎘。
背景技術：
鎘是一種劇毒的重金屬毒物，早在1974年聯合國環境規劃署和國際勞動衛生重 金屬委員會就將其定為重點汙染物。鎘可經消化道或呼吸道進入人體，對腎、肺、肝、腦、骨 骼及血液系統均可產生毒性，被美國毒物管理委員會(ATSDR)列為第六位危及人體健康的 有毒物質。世界衛生組織(WHO)建議鎘在衛生飲用水中的限值為0. 003mg/L。我國在1985年 發布、於1986年實施的《生活飲用水衛生標準》規定鎘彡0. 01mg/L ； 1993年發布並實施的 中華人民共和國城鎮建設行業標準《生活飲用水水源水質標準》中，一、二級限值也均要求 鎘彡0. 01mg/L ；2006年新頒布的《生活飲用水衛生標準》，將鎘的濃度作了更嚴格的限定， 限定鎘彡0. 005mg/L。水體鎘汙染受到世界各界的關注。隨著水體鎘汙染爆發頻次升高和汙染日益嚴 重，重點流域及水環境敏感地區的地方部門對生產企業鎘的排放限值執行《地表水環境質 量標準》(GB 3838-2002) II類標準(Cd < 0. 005mg/L)。含鎘廢水的處理方法較多，根據鎘含 量及鎘存在形態的不同，所採用的處理方法也不同。目前除鎘方法主要有物理法、化學法、 物理化學法和生物法，其中主要是以化學法為主，包括化學吸附法、化學沉澱法(氫氧化物 沉澱法和硫化物沉澱法)、電化學氧化還原法、鐵氧化法、混凝沉澱法、螯合沉澱法、泡沫分 離法等。殼聚糖螯合去除水中的鎘的研究已有相關報導。殼聚糖是一種原料來源廣泛、儲 量豐富、成本低廉、不易造成二次汙染、可生物降解的理想的高分子材料，廣泛應用於重金 屬廢水的處理。水合二氧化錳吸附除鎘也有相關研究。水合二氧化錳粒子具有較大的比表面積和 豐富的表面羥基，對水中粒子有很強的吸附能力，能有效地吸附水中的金屬鎘離子，即對水 中溶解態的金屬鎘具有吸附、裹夾即所謂的共沉澱作用，因此，對水中鎘離子有較好的去除 作用。目前，特定冶金行業廢水中鎘的排放標準限定值為0. 005mg/L，通常冶金等行業工 業廢水中含有大量無機鹽離子，採用常規化學法及活性炭吸附等深度處理方法難以達到該 限值。。

發明內容
本發明利用殼聚糖和水合二氧化錳除鎘的不同機理及可高效除鎘的特點，針對 高鹽廢水中微量鎘的去除，確立了以兩者組合的方法去除高鹽廢水中的微量鎘的新思路， 從而提供了一種高效去除飲用水或高鹽廢水中鎘的組合技術，以實現水中鎘的含量低於0.005mg/Lo本發明的技術原理在於，將殼聚糖螯合與水合二氧化錳吸附兩種不同作用機理組 合在一起，高效去除高鹽廢水中的微量鎘。殼聚糖螯合原理是殼聚糖的糖殘基在C2上有1個乙酞氨基或氨基，在C3上有1 個氫基，從構象上來看，它們都是平伏鍵，這種特殊結構，使得它們對具有一定離子半徑的 鎘在一定的PH值條件下具有螯合作用，形成穩定的金屬螯合物。二氧化錳吸附機理是=MnO2能夠通過專屬吸附、靜電吸附和共沉澱作用去除水中 微量鎘。二氧化錳粒子具有較大的比表面積和豐富的表面羥基，這就決定了二氧化錳膠體 顆粒能夠對水中粒子有很強的吸附能力，因此能有效吸附水中的金屬鎘離子，即對水中溶 解態的金屬鎘具有吸附、裹夾即所謂的共沉澱作用。在中性PH條件下，水合二氧化錳粒子 荷負電，由於顆粒表面電荷的作用，可對水中鎘離子產生強烈的靜電吸引作用，從而發生對 鎘離子的吸附。這種由靜電吸引引起的吸附較專屬吸附更容易發生，可導致水合二氧化錳 吸附更多的鎘離子。本發明採取的技術方案如下基於上述原理，本發明實現除鎘的殘鎘量< 0. 005mg/L，本方案簡述如下(1)待處理水中，投加5g/L的殼聚糖，進行螯合處理，機械攪拌時間0. 5 1小時， 然後過濾。(2)將螯合過濾處理後的水，通過原位生成二氧化錳的方法，投加0. 5 1. Og/L二 氧化錳(按高錳酸鉀硫酸錳=2 3摩爾比例)，pH值調節至中性，吸附處理0.5小時及 以上，，出水過濾後鎘的濃度即可降低至0. 005mg/L以下。本發明實現的技術效果如下(1)本發明所提供殼聚糖螯合和二氧化錳組合處理高鹽廢水中微量鎘的方法，處 理後水中殘鎘量< 0. 005mg/L ； (2)本發明所提供的除鎘方法工藝簡單，操作簡便，運行成 本低廉，不需對現有的工程進行大的改造，易工程化應用；(3)殼聚糖及其衍生物是綠色的水處理劑，殼聚糖具有原料豐富、無毒無味、價廉、 可生物降解、無二次汙染等優點；水合二氧化錳也是常用的淨水劑。


附圖為本發明方法去除微量鎘的流程圖。
具體實施例方式實施例1本實施例中，以某冶煉廠冶金廢水處理工藝碳濾池單元出水為研究對象，碳濾池 出水中鎘的初始濃度為0. 03 0. 05mg/L, CF含量約為2. 5g/L，初始pH為10. 84。取一定體積碳濾池出水，投加5g/L的殼聚糖，進行攪拌螯合反應，處理時間為1小 時，處理後的水樣中，通過原位生成水合二氧化錳的方法，投加0. 5g/L 二氧化錳(按高錳酸 鉀硫酸錳=2 3摩爾比)，進行吸附處理，吸附處理時間為0.5小時，吸附處理後的出 水，調節pH至中性，出水鎘濃度為0. 0028mg/L,達到排放標準。實施例2
本實施例中，以某冶煉廠冶金廢水處理工藝納濾單元出水為研究對象，納濾出水 中鎘的初始濃度為0. 015 0. 025mg/L, CF含量約為2. 5g/L，初始pH為8. 88。取一定體積納濾出水，投加5g/L的殼聚糖，進行螯合處理，攪拌反應40分鐘，將螯 合處理後水樣，原位投加0. 5g/L 二氧化錳(按高錳酸鉀硫酸錳=2 3摩爾比例)，反應 1. Oh反應出水，經測定殘鎘量為0. 0032mg/L。
權利要求
1.一種高分子螯合和吸附組合去除高鹽廢水中微量鎘的方法，其特徵在於先使用殼聚 糖進行螯合沉澱過濾，再使用原位水合二氧化錳專屬吸附、靜電吸附和共沉澱作用去除水 中微量鎘，採用不同的作用機理組合去除微量鎘，進而有效地去除高鹽廢水中的微量鎘，處 理後出水中鎘濃度低於0. 005mg/L。
2.根據權利要求1所述的殼聚糖，其特徵是一種白色無定形半透明片狀物，工業級試劑。
3.根據權利要求1所述的原位水合二氧化錳，其特徵是由高錳酸鉀和硫酸錳以2 3 一定比例原位生成。
4.根據權利要求1所述的殼聚糖螯合，其特徵是殼聚糖投量為1 5g/L，經過機械攪 拌0. 5 1小時。
5.根據權利要求1和3所述的原位水合二氧化錳進行吸附，其特徵是水樣經殼聚糖 螯合處理後，再進行二氧化錳吸附處理。通過投加一定比例的高錳酸鉀和硫酸錳(高錳酸 鉀硫酸錳=2 3摩爾比列)，使得生成的二氧化錳的量在0. 2 1. Og/L,吸附0. 5小時 及以上時間後，出水調節PH值至中性。
6.根據權利要求1 5所述的有效除鎘方法，其特徵在於，微量鎘先通過殼聚糖螯 合後沉澱過濾，再經原位水合二氧化錳吸附沉澱過濾去除，處理後出水中鎘的濃度低於 0.005mg/Lo
全文摘要
本發明屬於水處理技術領域，提供一種通過組合高分子螯合和吸附去除高鹽廢水微量鎘的方法。本發明是針對高鹽廢水中微量鎘的去除，且要求殘鎘量≤0.005mg/L，由於單一處理方法難以達到此標準，對此，提出一種將高分子螯合和吸附組合應用於微量鎘的去除。在使用殼聚糖螯合沉澱過濾後再採用原位水合二氧化錳在鹼性條件下吸附沉澱過濾，能有效地去除高鹽廢水中的微量鎘，且達到《生活飲用水衛生標準》(GB 5749-2005)或《地表水環境質量標準》(GB 3838-2002)Ⅱ類標準中鎘的限值要求，即≤0.005mg/L。本發明方法具有性能高效、操作簡單、經濟可行、易於工程化應用等優點，可有效去除水中的微量鎘。
文檔編號C02F9/04GK102145945SQ201110041478
公開日2011年8月10日 申請日期2011年2月21日 優先權日2011年2月21日
發明者劉會娟, 彭麗霞, 曲久輝, 趙旭, 陳發源 申請人:中國科學院生態環境研究中心