工業廢水中鉛的去除及回收方法
2023-10-10 12:57:39
專利名稱：工業廢水中鉛的去除及回收方法
技術領域：
本發明屬於水處理技術與化學領域，它是一種用除鉛劑從含有鉛離子的液體中去除鉛的工藝方法。
背景技術：
鉛是一種重金屬汙染物，毒性較大的原因是其可在人體中積蓄，一旦進入人體便很難排除，且能直接傷害人體的神經系統，造成貧血症、神經機能失調和腎損傷等尤其影響嬰幼兒的智力發育和記憶等腦功能。對水環境中鉛的處理不但關係到鉛超標附近居民的健康問題，而且會影響到下一代的智力水平、人口素質和國家長遠的競爭力。工業含鉛廢水主要來源於電池廠、電鍍廠和冶煉廠，目前對其處理的方法有中和沉澱法、化學吸附法、離子交換樹脂法等，但這些方法對含鉛廢水處理均有各自的局限性。其中沉澱法包含中和沉澱法及硫化法。中和沉澱法是在含鉛廢水中加入鹼性物質進行中和，使鉛離子生成難溶的氫氧化鉛，以沉澱形式得以分離。但在實際處理過程中，會使沉澱處理後廢水PH值較高，需經過再次處理才能排放，若廢水中含鉛量超過100mg/L，中和沉澱法便不能處理到排放標準以下。硫化法遇到酸性廢水會產生有害氣體H2S,產生惡臭，形成二次汙染。國家知識產權局在2012年12月19日公開了 「一種處理廢水中鉛、鉻的方法」(公開號CN 102826674A)，該專利主要特徵是:先加入硫化鈉溶液，再向廢水中加入強鹼至pH>10，分離沉澱後再用酸將水調至中性。該方法存在一些不足:①廢水所適用的pH範圍小，若該廢水為酸性，該方法先加入硫化鈉溶液，會產生大量帶有惡臭的有毒氣體H2S。②該方法之後將pH調至強鹼，分 離沉澱後再加酸調至中性。步驟繁瑣且pH調節終點不易控制。國家知識產權局在2013年03月20日公開了 「一種含鉛廢水的處理方法」(公開號CN 102976434A)，該專利主要特徵是:按一定比例混合凹凸棒土、水滑石、無定形二氧化矽吸附廢水中的鉛。該方法利用礦石為原料可以降低處理成本，但這些材料本身性質的限制，不能處理中高濃度的鉛，且處理後的鉛離子濃度只能達到0.6mg/L，不能符合「鉛、鋅工業汙染物排放標準」(GB 25466-2010)中要求的自2010年10月I日起實行的新建企業與自2012年I月I日起的現有企業的鉛的排放濃度要求低於0.5mg/L的標準。遠期來看，更不能符合稀土行業2014年起實行的鉛排放濃度低於0.2mg/L的標準。國家知識產權局在2006年I月25日公開了專利「含重金屬廢水的處理方法」(公開號CN 1724407A)，該專利主要特徵是:採用黃鐵礦尾礦粉碎後，加入廢水中攪拌30 120分鐘，再靜置I 5小時後排放上層清液。該方法處理步驟繁雜，需要攪拌和添加碳酸鹽調整PH值，之後還需靜置分離，整個處理周期需要幾個小時，而且不能連續運行。
發明內容
本發明的目的是克服上述技術的不足，提供一種方便的除鉛工藝。本發明通過以下技術方案解決含鉛廢水中鉛的去除技術問題。首先，在反應柱內按一定比例填裝納米硫化錳、納米氫氧化鎂、碳酸鈣及氧化鋁等難溶物組成水相中除鉛複合功能材料。然後，將含鉛工業廢水通過填有除鉛功能材料的反應柱，其平均停留時間為30分鐘，可將工業廢水中的鉛降至國家排放標準以下，出水PH值在6 9，符合國家汙水排放要求，可直接排放。反應柱失效後，柱內固體沉澱物可以進行回收處理。本發明所製備的具有納米尺度的除鉛複合功能材料，具有較大的比表面積，有較多的反應活性位點，有很高的反應活性，含鉛廢水停留時間30分鐘，鉛的去除率即可達到99.5%以上。另外，所選用的除鉛複合功能材料，具有緩釋等特點，經過一次填料，可以長時間使用。納米硫化錳可以通過吸附置換除去廢水中的鉛離子；添加的納米氫氧化鎂既可調節廢水的PH值，又可起到吸附沉澱鉛離子的作用；碳酸鈣可將流經的廢水調節pH至近弱鹼性；氧化鋁作為支撐成分可保證除鉛柱體長時間穩定有效。納米硫化錳的合成方法如下:分別將227.5g MnCl2.4H20溶解於IOOmL水中，276.1g Na2SAH2O溶解於200mL水中，待溶解完全，將兩份溶液混合併劇烈攪拌30分鐘後，利用水熱技術對所得的硫化錳進行改性，洗滌、乾燥後獲得納米硫化錳粉紅色固體粉末。納米氫氧化鎂合成方法如下:沉澱法合成以氯化鎂為原料，與適量水、加入適量的改性劑(如油酸鈉、硬脂酸鈉)混合均勻後，在一定溫度下加熱、充分攪拌，用氨水進行沉澱，洗滌、乾燥後獲得納米氫氧化鎂白色固體粉末。MnS 溶度積 Ksp 為 3 X 1(Γη，根據計算 c (Mn2+).c (S」 =3 X l(Tn ; c (Mn2+) =c (S」，可得c(Mn2+)=5.48X 10_6mol/L，即錳離子濃度為0.3 mg/L,低於國家工業廢水排放標準5mg/L,而且在實際處理過程中氫氧化鎂可以沉澱絕大部分的錳離子，而進入溶液中的鎂、鈣無毒，不會造成二次汙染問題。可根據水樣各自特點，調節配置納米硫化錳、納米氫氧化鎂、碳酸鈣、氧化鋁各成分比例。本發明所述的含鉛 工業廢水的處理方法具有以下顯著的技術效果:除鉛效率高於99%，除鉛效果好，處理後廢水含鉛量遠遠低於「鉛、鋅工業汙染物排放標準」(GB 25466-2010)中規定的鉛排放小於0.5mg/L的標準。本發明僅需將廢水通過裝填有除鉛複合功能材料的柱子，即可達到除鉛的目的。具有設備簡單、操作方便的優點，而且經過長時間運行，除鉛失效後，柱體內吸附沉澱的鉛元素也便於回收。可用於pH值在1-14內的各種工業含鉛廢水的處理，pH適用範圍廣，含鉛廢水通過反應柱後，pH值符合國家排放標準(pH=6 9)。
具體實施例方式例I取含鉛濃度為2 mg/L，pH值為6.9的工業廢水，通過含有納米硫化錳、納米氫氧化鎂、碳酸鈣、氧化鋁質量配比為1:2:1:1的除鉛複合功能材料反應柱，含鉛溶液在反應柱內停留時間為30分鐘，出水經檢測鉛離子濃度為0.011mg/L，低於「鉛、鋅工業汙染物排放標準」(GB 25466-2010)中規定的鉛排放小於0.5mg/L標準，且除鉛效率達到99.45%。例2實際工業廢水中含鉛量為28.46mg/L，並含有NaCl、CaCl2等雜離子，水樣pH值為4.2，通入含納米硫化錳、納米氫氧化鎂、碳酸鈣、氧化鋁質量配比為1:2:1:1的除鉛複合功能材料反應柱後，停留時間30分鐘，出水經檢測鉛離子濃度為0.01 mg/L，低於「鉛、鋅工業汙染物排放標準」(GB 25466-2010)中規定的鉛排放小於0.5mg/L標準，除鉛率達到99.96%ο例3:含鉛濃度為94.28mg/L, pH值6.1，實際工業廢水通過加入納米硫化錳、納米氫氧化鎂、碳酸鈣、氧化鋁質量配比為1:2:1:1的除鉛複合功能材料反應柱，停留時間30分鐘，出水經檢測鉛離子濃度為0.058mg/L，低於「鉛、鋅工業汙染物排放標準」(GB 25466-2010)中規定的鉛排放小於0.5mg/L標準，除鉛效率達到99.93%。
具體實施方式
4:實驗室配製濃度為510.3mg/L, pH值為7.0的含鉛廢水，通過加入納米硫化錳、納米氫氧化鎂、碳酸鈣、氧化鋁質量配比為1:2:1:1的除鉛複合功能材料反應柱，停留時間30分鐘，出水口檢測鉛離子濃度為0.106mg/L，低於「鉛、鋅工業汙染物排放標準」(GB25466-2010)中規定的鉛排放小於0.5mg/L標準，除鉛效率達到99.98%。結果顯示，本方法對於高濃度的鉛也具有很好的去除效果。應該指出以上所述的實施實例只是用四個例子來說明本發明，它不應是對本發明的限制，同時熟悉該技術的都知道，對本發明可以進行文中沒有描述的各種改進，而這些改進都不會偏離本專利的 精神和範圍。
權利要求
1.一種工業廢水中鉛的去除及回收方法，其特徵在於:在反應柱內填裝質量百分比為納米硫化錳15%-20%、納米氫氧化鎂30%-50%、碳酸鈣10%-30%、氧化鋁10%_20%功能材料。將含鉛工業廢水通過填有除鉛功能材料的反應柱，其平均停留時間為30分鐘，流出液無需後續處理即可排放；反應柱失效後，柱內固體沉澱物可以進行回收處理。
2.根據權利要求1所述的一種工業廢水中鉛的去除及回收方法，其特徵在於:所採用的碳酸鈣及氧化鋁粒徑在I 10 Mm。
3.根據權利要求1所述的一種工業廢水中鉛的去除及回收方法，其特徵在於:含鉛工業廢水pH值適用範圍為 I 14。
全文摘要
本發明公開了一種針對含鉛工業廢水中鉛的去除及回收方法，屬於水處理技術與化學領域。在反應柱內填裝質量百分比為納米硫化錳15%-20%、納米氫氧化鎂30%-50%、碳酸鈣10%-30%、氧化鋁10%-20%功能材料。將含鉛工業廢水通過填有除鉛功能材料的反應柱，其平均停留時間為30分鐘 ，流出液無需後續處理即可排放；反應柱失效後，柱內固體沉澱物可以進行回收處理。本發明工藝簡單、操作方便、成本較低、無汙染可直接應用相關領域的廢水處理中。
文檔編號C02F1/62GK103241821SQ20131015739
公開日2013年8月14日 申請日期2013年5月2日 優先權日2013年5月2日
發明者林璋, 李超然, 吳智誠, 洪楊平, 王永淨 申請人:中國科學院福建物質結構研究所