申請日2016.05.12
公開(公告)日2016.10.05
IPC分類號C02F9/04; B01J20/30; B01J20/12; B01J20/34; B01J20/28; C02F1/28; C02F1/74
摘要
本發(fā)明公開了一種含銅廢水的處理工藝，其包括廢水過濾、調(diào)節(jié)pH值，改性蒙脫石重金屬吸附劑吸附、二次過濾、廢水檢驗排放和改性蒙脫石重金屬吸附劑回收等步驟;本發(fā)明中的含重金屬銅廢水處理工藝簡單，效果優(yōu)良，經(jīng)處理后的廢水能夠達到排放標(biāo)準(zhǔn)，采用的改性蒙脫石重金屬吸附劑制作工藝簡單易行，采用的改性蒙脫石重金屬吸附劑在處理完廢水后，經(jīng)簡單處理可以重復(fù)使用。
權(quán)利要求書
1.一種含銅廢水的處理工藝，其特征在于包括以下步驟：
一、廢水過濾;
二、采用1mol/L的乙酸和1mol/L的乙酸鉀將廢水的pH值調(diào)節(jié)至6～7.5;
三、按40～50kg/m3添加量向廢水中添加改性蒙脫石重金屬吸附劑，并曝氣處理20～60小時;
四、過濾除去吸附重金屬銅后的改性蒙脫石重金屬吸附劑;
五、處理后的廢水經(jīng)檢驗合格后排放;
六、改性蒙脫石重金屬吸附劑經(jīng)處理后回收。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含銅廢水的處理工藝，其特征在于所述的改性蒙脫石重金屬吸附劑由以下步驟制得：
a)蒙脫石提純，提純后按固液質(zhì)量比為1：2～5配制蒙脫石分散液;
b)向步驟a中配制的蒙脫石分散液中加入羥基鋁離子溶液，超聲分散10～30分鐘后，將溶液干燥，制得插層改性蒙脫石;其中蒙脫石分散液與羥基鋁離子溶液的質(zhì)量比為1:3～7;
c)將步驟b制得的插層改性蒙脫石在300～450℃下焙燒1～1.5小時;
d)將經(jīng)步驟c焙燒后的插層改性蒙脫石加入到6mol/L的氯化鈉溶液中，超聲處理15～20分鐘，并干燥后制得改性蒙脫石重金屬吸附劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種含銅廢水的處理工藝，其特征在于：所述步驟a中的蒙脫石提純處理為先將蒙脫石研磨至400目至600目，然后在75wt%乙醇溶液中浸泡20～30分鐘，之后在pH為4.5～5的鹽酸中浸泡10～15分鐘，最后用去離子水清洗1～3次后干燥。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種含銅廢水的處理工藝，其特征在于所述的羥基鋁離子溶液由以下方法制得：0.003～0.03mol/L氯化鋁加入到pH為7.5～8.5的氫氧化鈉溶液制得，其中控制氫氧根離子和鋁離子的摩爾比為1.8～2.5：1。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含銅廢水的處理工藝，其特征在于：所述的步驟六中改性蒙脫石重金屬吸附劑在吸附重金屬銅后可以在5～7mol/L的氯化鈉溶液中超聲處理0.5～2.5小時后回收。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種含銅廢水的處理工藝，其特征在于：所述步驟c中，控制插層改性蒙脫石焙燒時的升溫速率為1～5℃/分鐘，焙燒后自然降溫。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種含銅廢水的處理工藝，其特征在于：所述羥基鋁離子溶液在制備過程中，氯化鋁溶液在18～24分鐘內(nèi)勻速加入到氫氧化鈉溶液中，并控制加入時的溫度為70～90℃。
說明書
一種含銅廢水的處理工藝
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及重金屬廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種含銅廢水的處理工藝。
背景技術(shù)
銅的冶煉、加工以及電鍍等工業(yè)生產(chǎn)過程中都會產(chǎn)生大量含銅廢水，其含銅濃度高達幾十mg/L，這種廢水排入水體中，會嚴(yán)重影響水的質(zhì)量，對環(huán)境造成污染。水中銅含量達0.01mg/L時，對水體自凈有明顯的抑制作用，超過3.0mg/L，會產(chǎn)生異味，超過15mg/L，就無法引用。因此，工業(yè)廢水必須經(jīng)過處理才能達到環(huán)境要求。
現(xiàn)有的含銅廢水處理技術(shù)中，離子交換法、沉淀法、吸附法和電解法是應(yīng)用較多、較成熟的可靠技術(shù)。但是也存在眾多的不足，例如電解法，雖然去除重金屬銅離子的效果還不錯，但是在處理過程中，特別是大量廢水的處理過程中會消耗大量的電能，其能源消耗較大，難以符合目前所倡導(dǎo)的節(jié)能減排的要求;沉淀法，沉淀法又通�？煞譃榛瘜W(xué)沉淀和物理沉淀，化學(xué)沉淀就是往廢水中添加大量的堿，使廢水呈堿性，然后生成難溶的沉淀物，經(jīng)過濾除去，物理方法是往含重金屬廢水中添加絮凝劑，絮凝劑多為膠體，利用其表面大量相仿電荷吸附重金屬離子，然后靠重力沉降后經(jīng)過濾等方法除去;離子交換法和吸附法，雖然操作簡單，能耗小，但是也存在單一方法處理時效果不佳的問題。
發(fā)明內(nèi)容
為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種能耗低，處理工藝簡單易行，對重金屬銅的處理效果良好，處理廢水后的處理劑能夠循環(huán)使用的含銅廢水處理工藝。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：
一種含銅廢水的處理工藝，包括以下步驟：
一、廢水過濾;
二、采用1mol/L的乙酸和1mol/L的乙酸鉀將廢水的pH值調(diào)節(jié)至6～7.5;
三、按40～50kg/m3添加量向廢水中添加改性蒙脫石重金屬吸附劑，并曝氣處理20～60小時;
四、過濾除去吸附重金屬銅后的改性蒙脫石重金屬吸附劑;
五、處理后的廢水經(jīng)檢驗合格后排放;
六、改性蒙脫石重金屬吸附劑經(jīng)處理后回收。
含銅廢水中雖然主要的污染物是其中的重金屬銅離子，但是廢水中難免會有大體積的固體廢棄物，需要除去，以防對之后的重金屬銅處理過程產(chǎn)生不良影響;重金屬銅在酸性環(huán)境中的溶解度最高，在處理前將廢水的pH值調(diào)節(jié)至6～7.5的近中性環(huán)境可以在一定程度上降低廢水中的重金屬銅的含量，同時不過度的調(diào)節(jié)pH使廢水呈堿性或強堿性，這樣可以降低堿溶液的投入，也可以減少廢水處理后再次調(diào)節(jié)pH值的步驟，簡化工藝;改性蒙脫石重金屬吸附劑處理時，曝氣處理，其一是利用氣流進行攪拌作用，使重金屬吸附劑與廢水的接觸增多，二來是向其中通入大量的氧氣，可以通過反應(yīng)去除廢水中的一些高耗氧量污染物;本發(fā)明中采用改性蒙脫石重金屬吸附劑，其可以在處理廢水后用飽和的鈉鹽浸泡處理，處理后可以恢復(fù)其重金屬離子吸附性能，實現(xiàn)回收在利用。
作為優(yōu)選，改性蒙脫石重金屬吸附劑由以下步驟制得：
a)蒙脫石提純，提純后按固液質(zhì)量比為1：2～5配制蒙脫石分散液;
b)向步驟a中配制的蒙脫石分散液中加入羥基鋁離子溶液，超聲分散10～30分鐘后，將溶液干燥，制得插層改性蒙脫石;其中蒙脫石分散液與羥基鋁離子溶液的質(zhì)量比為1:3～7;
c)將步驟b制得的插層改性蒙脫石在300～450℃下焙燒1～1.5小時;
d)將經(jīng)步驟c焙燒后的插層改性蒙脫石加入到6mol/L的氯化鈉溶液中，超聲處理15～20分鐘，并干燥后制得改性蒙脫石重金屬吸附劑。
蒙脫石是一種層狀的鋁硅酸鹽礦物，其層間具有豐富的可交換陽離子，而且由于其具有的層間結(jié)構(gòu)，具有一定的吸附性能，但是由于其層間距在1nm左右，由于其層間可交換離子的存在，能夠吸附的重金屬離子有限，需要對其進行改性處理;羥基鋁離子是一種以鋁離子為中心離子，眾多羥基由于離子帶電性圍繞鋁離子形成的大型聚合離子團，其可以在水溶液中穩(wěn)定的存在，由于其外層有大量的羥基包圍，因此其具有異常優(yōu)良的離子交換性能，而且該種聚合離子團的尺寸合適，與蒙脫石的層間距相近，經(jīng)處理后可以進入蒙脫石的層間，并將層狀的蒙脫石撐開一定距離，增加蒙脫石的層間距，在蒙脫石層間起到柱撐作用，使蒙脫石的吸附性能變的更加優(yōu)良，能夠具有更加優(yōu)良的吸附性能，也能拓展其吸附的吸附物種類;高溫焙燒后，可以除去其中的羥基，使層間的羥基鋁離子變?yōu)榧{米氧化鋁，將蒙脫石層間結(jié)構(gòu)撐開，擴大層間距。
作為優(yōu)選，步驟a中的蒙脫石提純處理為先將蒙脫石研磨至400目至600目，然后在75wt%乙醇溶液中浸泡20～30分鐘，之后在pH為4.5～5的鹽酸中浸泡10～15分鐘，最后用去離子水清洗1～3次后干燥。
蒙脫石提純處理過程，先后在乙醇和鹽酸中浸泡，可以去除蒙脫石表面附著的有機物和雜質(zhì)，特別是鹽酸處理，可以去除填充在蒙脫石孔道和層間的無機雜質(zhì)，是其具有更多的吸附空間，具有更強的吸附能力。
作為優(yōu)選，羥基鋁離子溶液由以下方法制得：0.003～0.03mol/L氯化鋁加入到pH為7.5～8.5的氫氧化鈉溶液制得，其中控制氫氧根離子和鋁離子的摩爾比為1.8～2.5：1。
作為優(yōu)選，步驟六中改性蒙脫石重金屬吸附劑在吸附重金屬銅后可以在5～7mol/L的氯化鈉溶液中超聲處理0.5～2.5小時后回收。
作為優(yōu)選，步驟c中，控制插層改性蒙脫石焙燒時的升溫速率為1～5℃/分鐘，焙燒后自然降溫。
緩慢的升溫速率可以使改性蒙脫石層間的氧化鋁結(jié)晶更加完整。
作為優(yōu)選，羥基鋁離子溶液在制備過程中，氯化鋁溶液在18～24分鐘內(nèi)勻速加入到氫氧化鈉溶液中，并控制加入時的溫度為70～90℃。
羥基鋁離子雖然是一種可以穩(wěn)定存在的聚合陽離子團，但是在制備過程中如果添加的速率過慢或者過快都會影響羥基鋁離子的形成，也會影響所形成的羥基鋁離子的穩(wěn)定性。
因此，本發(fā)明具有以下有益效果：
(1)本發(fā)明中的含重金屬銅廢水處理工藝簡單，效果優(yōu)良，經(jīng)處理后的廢水能夠達到排放標(biāo)準(zhǔn);
(2)本發(fā)明中所采用的改性蒙脫石重金屬吸附劑制作工藝簡單易行;
(3)本發(fā)明中所采用的改性蒙脫石重金屬吸附劑在處理完廢水后，經(jīng)簡單處理可以重復(fù)使用。
