生產重金屬廢水系列處理劑的工藝方法
2023-04-29 07:16:21 1
專利名稱：生產重金屬廢水系列處理劑的工藝方法
技術領域：
本發明屬於金屬離子處理技術，主要涉及的是一種生產重金屬廢水系列處理劑的工藝方法。
背景技術：
本發明所提供處理劑的主要作用涉及對重金屬廢水的處理，即將廢水中的重金屬如鉛、鎘、汞、鉻、銅和廢水中存在的其它重金屬吸附去除，使廢水達到允許的重金屬濃度和總量。還可用於對重金屬礦開採的初級回收，城市廢水、工業廢水的處理等涉及環境汙染和人類身體健康的社會問題。目前對廢水的處理技術方案較多，如化學藥物淨化處理、離子交換樹脂吸附處理等，但以上措施對水中的重金屬吸附並加以去除的效果不甚理想。
發明內容
本發明的目的即是提出一種生產重金屬廢水系列處理劑的工藝方法，使獲得的處理劑對重金屬離子有較強的選擇性和吸附能力，從而將液體中的重金屬離子吸附去除，達到水質處理的目的，並根據需要使重金屬離子得到回收。
本發明的工藝方法所涉及的重金屬廢水系列處理劑包括低濃度重金屬廢水處理劑、有毒重金屬廢水處理劑和高毒重金屬廢水處理劑。
本發明的目的包括提出一種生產低濃度重金屬廢水處理劑的工藝方法。
本發明的目的還包括提出一種生產有毒重金屬廢水處理劑的工藝方法。
本發明的目的同時還包括提出一種生產高毒重金屬廢水處理劑的工藝方法。
本發明實現上述目的採取的工藝方法包括按以下次序的幾個步驟將原矽膠加入耐腐蝕的帶攪拌的反應釜中，然後從高位計量槽加入矽膠重量1.5倍以上的一個當量的酸，進行加熱煮沸並緩慢攪拌，以免損壞矽膠；在泡點溫度下攪拌酸洗，洗去矽膠的油汙和表面附著的金屬離子；然後向反應釜的夾套通冷卻水降溫，使釜內物料溫度降到常溫時放出矽膠；放出的矽膠在過濾洗滌器中，濾去酸液，然後用去離子水對矽膠進行洗滌，當洗滌水顯示中性時停止洗滌，進行矽膠和水的分離，然後對矽膠進行烘乾；在矽膠達到恆重時取出，進入下道工序。
把經酸洗並乾燥至恆重的矽膠放進一個水蒸汽飽和器中，啟動空氣壓縮機使溴化鈉/溴化鉀飽和液反應釜的潮溼空氣進入水蒸汽飽和器中，使矽膠表面生成水分子單層；到測得水合矽膠的含水率在2.0-5.0％之間，水合完成。
將水合矽膠放入另一個耐腐蝕的帶攪拌的反應釜中，經過這個反應釜上方的己烷高位計量槽和矽烷偶聯劑高位計量槽，分別往反應釜中放進相當原矽膠重量二倍以上的己烷、0.5倍以上的矽烷偶聯劑，然後進行緩慢攪拌混合；矽膠在反應釜中進行常溫下的矽烷化反應，反應時間應保證在10個小時以上；反應完成後進行矽膠和殘液的分離，再對矽烷化矽膠進行洗滌；把洗滌過的矽烷化矽膠進行烘乾，到測得矽烷化矽膠的增重率在15-22％之間時即可，此為矽烷化矽膠。
將矽烷化矽膠加入一個耐腐蝕的帶攪拌的反應釜中，然後分別從高位計量槽向反應釜中加入乙烯亞胺聚合物和去離子水，進行緩慢攪拌混合；當反應溫度降到40℃以下時，再加入相當原矽膠重量0.5-1.5倍的甲醇，加完後向反應釜夾套內通入熱水進行加溫並維持反應釜夾套水溫為69℃以下緩慢攪拌，到測得接枝後的矽膠為原矽膠重量的1.5倍以上時，接枝完成。接枝反應結束後，將接枝矽膠與溶液分離後進行洗滌。其中，乙烯亞胺聚合物的加入量要求至少與原矽膠重量相等，去離子水加入量要求是原矽膠重量的兩倍以上。烘乾到測得含水率在10％以下時出料，獲得本發明的低濃度重金屬廢水處理劑材料。
上述獲得的低濃度重金屬廢水處理劑與氯乙酸鈉生成本發明有毒重金屬廢水處理劑，其工藝方法為把氯乙酸鈉放入一個耐腐蝕的帶攪拌的反應釜中，由高位計量槽向這個反應釜中緩慢的加入去離子水，並攪拌使氯乙酸鈉完全溶解為止。氯乙酸鈉的加入量≥上述低濃度重金屬廢水處理劑重量的0.5倍；再把以上步驟獲得的低濃度重金屬廢水處理劑加入反應釜中，被氯乙酸鈉溶液完全浸溼。這時，啟動真空泵，經真空管線抽除去反應釜中冒出的瓦斯氣體；上述低濃度重金屬廢水處理劑經過慢慢地攪動與氯乙酸鈉完全反應，此時啟動熱水泵將水槽中的熱水送往反應釜的夾套中，使其加熱在69℃以下，並使其PH值保持在8-10之間，反應進行20個小時以上後，停止攪拌，打開閥門，將溶液連物料從反應釜中放入洗滌槽，濾去溶液，放入儲槽；對洗滌槽中的物料進行洗滌，然後進行烘乾，到含水率在10％以下時停止烘乾並出料；獲得本發明的有毒重金屬廢水處理劑材料。
上述獲得的低濃度重金屬廢水處理劑與乙烯基硫醚反應生成本發明高毒重金屬廢水處理劑；將乙烯基硫醚放入一個耐腐蝕帶攪拌的反應釜中，由高位計量槽向反應釜加入去離子水，並緩慢攪拌，乙烯基硫醚的加入量≥上述低濃度重金屬廢水處理劑的重量；為防止攪拌時不打碎矽膠，去離子水的加入量控制在上述低濃度重金屬廢水處理劑重量的2倍以上，然後再加入上述步驟所獲得的低濃度重金屬廢水處理劑，並使處理劑得到全部浸溼；這時，啟動熱水泵將熱水槽中的熱水送往反應釜的夾套中，使溶液溫度保持在45℃-70℃之間，反應進行在20個小時以上，反應結束後，將物料與溶液分離，然後再用去離子水進行衝洗，最後將物料進行烘乾，到物料含水率在10％以下時停止烘乾並出料，獲得本發明生產的高毒重金屬廢水處理劑材料。
本發明工藝方法所獲得的重金屬廢水系列處理劑即低濃度重金屬廢水處理劑、有毒重金屬廢水處理劑、高毒重金屬廢水處理劑，其對在液體中的重金屬離子有很強的選擇性和吸附能力，所形成的螯合物被固定在矽膠活性表面，但它不會螯合其它輕金屬離子，如鈉、鉀、鈣、鋅等，且這些離子的存在也不會影響對重金屬離子的吸附。本發明所獲得的處理劑只需簡單的操作條件就可以用來處理重金屬離子，如汞、鉻、鎘、鉛、銅等，且可3000次循環使用，其吸附能力才下降10％。由於其獨特的選擇性和吸附能力，以及解吸過程十分簡單，有毒有害重金屬離子經濃縮得到回收利用，經處理的水質得到有效改善。所以這種處理劑可廣泛應用於工業廢水特別是核工業廢水的處理、食品工業用水和飲用水痕量重金屬離子的去除，重金屬礦開採的初級回收等領域，對環境治理和人類健康，實現資源可持續發展戰略十分有益。
其中，低濃度重金屬廢水處理劑比傳統的螯合型離子交換樹脂的吸附功能快約1-2倍。官能團以共價鍵形式固定在矽膠上，具有獨特性能，只需簡單的操作條件就可用來處理重金屬陽離子和含氧金屬陰離子，尤其對去除汙水中的鉻離子、鎘離子有特效。
有毒重金屬廢水處理劑能更有效地吸附有毒重金屬離子，它可用於淨化含有有毒重金屬離子的汙水，尤其是對含鉛離子、銅離子的處理。
高毒重金屬廢水處理劑的特殊官能團能使螯合物有選擇地結合高毒重金屬離子，尤其吸附汞離子、鎘離子、鉛離子。
具體實施例方式
下面的實施例可以使本專業技術人員更全面地了解本發明的工藝方法，但不以任何方式限制本發明生產重金屬廢水系列處理劑的工藝方法為將500公斤原矽膠加入耐腐蝕帶攪拌的反應釜中，然後從高位計量槽加入1500升的一個當量鹽酸，也可為硝酸；開始加熱煮沸。攪拌速度控制在60轉/分以下，以免損壞矽膠。在泡點溫度下攪拌酸洗6小時，然後向反應釜的夾套通冷卻水降溫，使釜內物料溫度降到常溫時放出矽膠。放出的矽膠在過濾洗滌器中，濾去酸液，再用去離子水對矽膠進行洗滌，到洗滌水顯示中性時停止洗滌，進行矽膠和水的分離，然後對矽膠進行烘乾。在矽膠達到恆重時取出，進入下道工序。
把經酸洗並乾燥至恆重的矽膠放進一個水蒸汽飽和器中，啟動空氣壓縮機使溴化鈉(也可是溴化鉀)飽和液反應釜的潮溼空氣進入水蒸汽飽和器中，使矽膠表面生成水分子單層。到測得水合矽膠的含水率在4.5％時，水合完成，則可保證第三步反應的順利進行。
將水合矽膠放入另一個耐腐蝕的帶攪拌的反應釜中，經過這個反應釜上方的高位計量槽，分別往反應釜中放進1500升的正己烷和300公斤的氯丙基三氯矽烷，然後進行緩慢攪拌混合。己烷還可以是混己烷、庚己烷等，矽烷偶聯劑還可以是氯丙基三甲氧基矽烷、氯丙基三乙氧基矽烷；也可以為γ-氨丙基三乙氧基矽烷，其產品牌號為KH-550、國外牌號為(A-1100)等。開始三小時內有大量的HCL氣體釋出，釋出的HCL氣體經吸收塔用水吸收後生成鹽酸作為副產品。矽膠在反應釜中進行常溫下的矽烷化反應，反應時間在16個小時。反應完成後進行矽膠和溶液的分離，再對矽膠先用己烷後用去離子水進行洗滌。把經過去離子水洗滌的矽膠放進乾燥器進行烘乾，到測得矽膠的增重率在17％時取出，此為矽烷化矽膠。此外，對洗滌用過的己烷應放入蒸餾回收塔進行蒸餾回收，重複利用。
將矽烷化矽膠加入一個耐腐蝕的帶攪拌的反應釜中，然後分別從高位計量槽向反應釜中加入450升聚乙烯亞胺(PEI)和1300升去離子水，進行緩慢攪拌混合。乙烯亞胺聚合物還可以是聚乙烯胺，聚乙烯亞胺-ODI，聚乙烯亞胺-PO。冷卻後再加入600升的甲醇，加完後向反應釜夾套內通入熱水進行加熱並在維持反應釜夾套水溫在65℃緩慢攪拌72小時，到測得接枝後的矽膠為原矽膠重量的1.5倍以上時接枝完成。接枝反應結束後，將接枝矽膠與溶液分離，用去離子水衝洗後，再用半個當量的硫酸洗滌1遍、去離子水洗滌3遍、1個當量的氨水洗滌1遍、去離子水洗滌3遍，甲醇洗滌2遍。最後對甲醇洗滌過的接枝矽膠進行風吹，使其呈為砂樣後，再進行烘乾。到測得含水率在9％時出料，獲得本發明的低濃度重金屬廢水處理劑。
上述步驟所獲得的低濃度重金屬廢水處理劑與氯乙酸鈉反應生成本發明有毒重金屬廢水處理劑材料把500公斤氯乙酸鈉放入一個耐腐蝕的帶攪拌的反應釜中，再由高位計量槽向這個反應釜中緩慢的加入去離子水，並攪拌使氯乙酸鈉完全溶解為止。再把上述步驟獲得的低濃度重金屬廢水處理劑加入反應釜中，被氯乙酸鈉溶液完全浸溼。這時，啟動真空泵，經真空管線抽除去反應釜中冒出的瓦斯氣體。加入的低濃度重金屬廢水處理劑經過慢慢地攪動與氯乙酸鈉完全反應，此時啟動熱水泵將熱水槽中的熱水送往反應釜的夾套中，使其加熱在65℃，並用8M的NaOH溶液調整使反應釜內溶液的PH值為8，反應進行24個小時後，停止攪拌，打開閥門，將溶液連物料從反應釜中放入洗滌槽，濾去溶液，放入儲槽。對洗滌槽中的物料，分別用高位計量槽的去離子水，1個當量的NaOH溶液、去離子水和2個當量的甲醇進行洗滌。最後對甲醇洗滌過的物料進行風吹，使其呈為砂樣後進行烘乾，到含水率在8％以下時停止烘乾並出料，獲得本發明的有毒重金屬廢水處理劑材料。
上述步驟所獲得的有毒重金屬廢水處理劑材料其特徵是螯合物上的官能團固定在矽膠上，能更有效地吸附有毒重金屬離子，所以，它可用於淨化含有毒重金屬離子的汙水，尤其是處理含鉛離子、銅離子等。
上述步驟所獲得的低濃度重金屬廢水處理劑與乙烯基硫醚反應生成本發明高毒重金屬廢水處理劑材料將800公斤乙烯基硫醚放入一個耐腐蝕帶攪拌的反應釜中，由高位計量槽向這個反應釜加入1400升去離子水，並慢慢攪拌。然後再加入上述步驟所獲得的低濃度重金屬廢水處理劑材料，使加入的低濃度重金屬廢水處理劑材料得到全部浸溼。這時，啟動熱水泵將熱水槽中的熱水送往反應釜的夾套中，使溶液溫度保持在60℃，反應進行在28個小時，反應結束後，將物料與溶液分離，然後再用去離子水進行衝洗，最後將物料進行烘乾，到物料含水率在8％時停止烘乾並出料，獲得本發明生產的高毒重金屬廢水處理劑。
本發明生產的高毒重金屬廢水處理劑，其特殊官能團能使螯合物有選擇地結合高毒重金屬離子，尤其吸附汞離子、鎘離子、鉛離子。
權利要求
1.一種生產重金屬廢水系列處理劑的工藝方法，本發明的特徵是其工藝方法包括按以下次序的幾個步驟；1)、將原矽膠加入耐腐蝕的帶攪拌的反應釜中，然後從高位計量槽加入矽膠重量1.5倍以上的一個當量的酸，進行加熱煮沸並緩慢攪拌，以免損壞矽膠；在泡點溫度下攪拌酸洗，洗去矽膠的油汙和表面附著的金屬離子；然後向反應釜的夾套通冷卻水降溫，使釜內物料溫度降到常溫時放出矽膠；放出的矽膠在過濾洗滌器中，濾去酸液，然後用去離子水對矽膠進行洗滌，當洗滌水顯示中性時停止洗滌，進行矽膠和水的分離，然後對矽膠進行烘乾；在矽膠達到恆重時取出，進入下道工序；把經酸洗並乾燥至恆重的矽膠放進一個水蒸汽飽和器中，啟動空氣壓縮機使溴化鈉/溴化鉀飽和液反應釜的潮溼空氣進入水蒸汽飽和器中，使矽膠表面生成水分子單層；到測得水合矽膠的含水率在2.0-5.0％之間，水合完成；將水合矽膠放入另一個耐腐蝕的帶攪拌的反應釜中，經過這個反應釜上方的己烷高位計量槽和矽烷偶聯劑高位計量槽，分別往反應釜中放進相當原矽膠重量二倍以上的己烷、0.5倍以上的矽烷偶聯劑，然後進行緩慢攪拌混合；矽膠在反應釜中進行常溫下的矽烷化反應，反應時間應保證在10個小時以上；反應完成後進行矽膠和殘液的分離，再對矽烷化矽膠進行洗滌；把洗滌過的矽烷化矽膠進行烘乾，到測得矽烷化矽膠的增重率在15-22％之間時即可，此為矽烷化矽膠；將矽烷化矽膠加入一個耐腐蝕的帶攪拌的反應釜中，然後分別從高位計量槽向反應釜中加入乙烯亞胺聚合物和去離子水，進行緩慢攪拌混合；當反應溫度降到40℃以下時，再加入相當原矽膠重量0.5-1.5倍的甲醇，加完後向反應釜夾套內通入熱水進行加溫並維持反應釜夾套水溫為69℃以下緩慢攪拌，到測得接枝後的矽膠為原矽膠重量的1.5倍以上時，接枝完成；接枝反應結束後，將接枝矽膠與溶液分離後進行洗滌；其中，乙烯亞胺聚合物的加入量要求至少與原矽膠重量相等，去離子水加入量要求是原矽膠重量的兩倍以上；烘乾到測得含水率在10％以下時出料，獲得本發明的低濃度重金屬廢水處理劑材料；2)、上述獲得的低濃度重金屬廢水處理劑與氯乙酸鈉生成本發明有毒重金屬廢水處理劑；其工藝方法如下把氯乙酸鈉放入一個耐腐蝕的帶攪拌的反應釜中，由高位計量槽向這個反應釜中緩慢的加入去離子水，並攪拌使氯乙酸鈉完全溶解為止，氯乙酸鈉的加入量≥上述低濃度重金屬廢水處理劑重量的0.5倍；再把以上步驟獲得的低濃度重金屬廢水處理劑加入反應釜中，被氯乙酸鈉溶液完全浸溼；這時，啟動真空泵，經真空管線抽除去反應釜中冒出的瓦斯氣體；上述低濃度重金屬廢水處理劑經過慢慢地攪動與氯乙酸鈉完全反應，此時啟動熱水泵將水槽中的熱水送往反應釜的夾套中，使其加熱在69℃以下，並使其PH值保持在8-10之間，反應進行20個小時以上後，停止攪拌，打開閥門，將溶液連物料從反應釜中放入洗滌槽，濾去溶液，放入儲槽；對洗滌槽中的物料進行洗滌，然後進行烘乾，到含水率在10％以下時停止烘乾並出料；獲得本發明的有毒重金屬廢水處理劑材料；3)、上述獲得的低濃度重金屬廢水處理劑與乙烯基硫醚反應生成本發明高毒重金屬廢水處理劑；其工藝方法如下將乙烯基硫醚放入一個耐腐蝕帶攪拌的反應釜中，由高位計量槽向反應釜加入去離子水，並緩慢攪拌，乙烯基硫醚的加入量≥上述低濃度重金屬廢水處理劑的重量；為防止攪拌時不打碎矽膠，去離子水的加入量控制在上述低濃度重金屬廢水處理劑重量的2倍以上，然後再加入上述步驟所獲得的低濃度重金屬廢水處理劑，並使處理劑得到全部浸溼；這時，啟動熱水泵將熱水槽中的熱水送往反應釜的夾套中，使溶液溫度保持在45℃-70℃之間，反應進行在20個小時以上，反應結束後，將物料與溶液分離，然後再用去離子水進行衝洗，最後將物料進行烘乾，到物料含水率在10％以下時停止烘乾並出料，獲得本發明生產的高毒重金屬廢水處理劑材料。
全文摘要
本發明屬於金屬離子處理技術。提出的生產重金屬系列廢水處理劑的工藝方法，其所生產的處理劑對重金屬離子有較強的選擇生和吸附能力，從而將液體中的重金屬離子吸附去除，達到水質處理的目的，並根據需要使重金屬離子得到回收。本發明的工藝方法主要為加入原矽膠重量1.5倍的一個當量的酸對原矽膠進行加熱酸洗；使溴化鈉/溴化鉀飽和液反應釜的潮溼空氣進入置有矽膠的水蒸汽飽和氣中，使矽膠表面生成水分子單層；將水合矽膠與己烷和矽烷偶聯劑進行矽烷化反應，得到矽烷化矽膠，將矽烷化矽膠與乙烯亞胺聚合物進行接枝反應後得到一種低濃度重金屬廢水處理劑，其與乙烯基硫醚、氯乙酸鈉反應獲得高毒、有毒重金屬廢水處理劑。
文檔編號C02F1/28GK1597554SQ03126368
公開日2005年3月23日 申請日期2003年9月21日 優先權日2003年9月21日
發明者邱建寧, 鄭宏, 趙路 申請人:邱建寧