申請日2015.07.13
公開(公告)日2015.12.16
IPC分類號C02F101/20; C02F1/62
摘要
本實(shí)用新型涉及一種反應(yīng)器，公開了一種用于含汞廢水處理的微量反應(yīng)器，包括反應(yīng)器和設(shè)置在其頂部的混合器;所述的混合器包括外套管和內(nèi)管，所述的外套管套在內(nèi)管外，所述的外套管的下部設(shè)有噴頭，所述的外套管的上部設(shè)有廢水入口，所述的內(nèi)管的上部為硫化鈉水溶液入口。本實(shí)用新型的微量反應(yīng)器，加速了除汞化學(xué)藥劑在含汞廢水中的混合、傳質(zhì)和化學(xué)反應(yīng)推動(dòng)力，能夠有效的進(jìn)行含汞廢水的處理。
權(quán)利要求書
1.用于含汞廢水處理的微量反應(yīng)器，其特征在于，包括反應(yīng)器(2)和 設(shè)置在其頂部的混合器(1);
所述的混合器(1)包括外套管(101)和內(nèi)管(102)，所述的外套管 (101)套在內(nèi)管(102)外，所述的外套管(101)的下部設(shè)有噴頭(103)， 所述的外套管(101)的上部設(shè)有廢水入口(104)，所述的內(nèi)管(102)的 上部為硫化鈉水溶液入口(105)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于含汞廢水處理的微量反應(yīng)器，其特征在 于，所述的噴頭(103)的中部設(shè)有喉管(106)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于含汞廢水處理的微量反應(yīng)器，其特征在 于，所述的外套管(101)橫截面面積與所述的內(nèi)管(102)橫截面面積之 比為：外套管(101)橫截面面積∶內(nèi)管(102)橫截面面積=1∶0.001～0.01。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于含汞廢水處理的微量反應(yīng)器，其特征在 于，外套管(101)橫截面面積∶喉管(106)橫截面面積=1∶0.001～0.005。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于含汞廢水處理的微量反應(yīng)器，其特征在 于，所述的內(nèi)管與外套管的下端之間設(shè)有間距L，所述的間距L為5～20mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于含汞廢水處理的微量反應(yīng)器，其特征在 于，所述的噴頭的噴射角度α為55～65°。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于含汞廢水處理的微量反應(yīng)器，其特征在 于，所述的噴頭的端部的直徑小于等于外套管的直徑。
說明書
用于含汞廢水處理的微量反應(yīng)器
技術(shù)領(lǐng)域
本實(shí)用新型涉及一種反應(yīng)器。
背景技術(shù)
汞是一種銀白色的液體金屬，汞及其化合物都是有毒物質(zhì)，可以通過 各種途徑侵入人或動(dòng)物體內(nèi)，它的毒性是累積的，其中無機(jī)汞主要積聚于 內(nèi)臟，少量積聚于腦髓、皮膚和其他部分。汞的中毒表現(xiàn)一般多為慢性中 毒，汞主要影響人和動(dòng)物的中樞神經(jīng)。含汞達(dá)0～0.02mg/L的水能使魚類 中毒，達(dá)0.03mg/L能使水生蟲類中毒，而人飲用含汞50mg/L的水會(huì)中毒 致死。
由于汞具有一些特殊的物理、化學(xué)性能，所以廣泛的應(yīng)用在化工和石 油化學(xué)工業(yè)、制藥、紙漿、造紙、電器、電子、儀表等工業(yè)部門，其中氯 堿化工采用的水銀電解技術(shù)、PVC行業(yè)所采用的含汞觸媒、低汞觸媒都屬 于汞及其化合物的應(yīng)用。
汞及其化合物以"三廢"形式進(jìn)入環(huán)境，成為重要的污染物之一，其中含 汞廢水主要來源于氯堿工業(yè)、塑料工業(yè)、皮毛加工和制藥等“三廢”排放及含 汞有機(jī)殺菌劑的使用等。
常用的含汞廢水處理技術(shù)有硫化物沉淀法、混凝法、活性炭吸附法、 離子交換法、還原過濾法、微生物濃集法和羊毛吸附法等。
硼酸鈉是一種非金屬還原劑，它與汞離子反應(yīng)后主要生成單質(zhì)汞和偏 硼酸、放出氫氣。每kg的NaBH4可反應(yīng)回收2kg的單質(zhì)汞。
凡是氧化還原電位低于Hg2+的金屬單質(zhì)，如Cu、Zn、Fe、Mn、Mg、 Al等，均可與廢水中的Hg2+離子發(fā)生置換反應(yīng)，以鐵為例，將鐵屑裝成填 料塔，當(dāng)含汞廢水通過填料塔的鐵屑床層時(shí)將發(fā)生如下反應(yīng)：
Fe+Hg2+=Fe2++Hg↓
置換反應(yīng)的速率與廢水的pH值、溫度、金屬的純度、金屬單質(zhì)與廢水 的接觸面積等因素有關(guān)。但有機(jī)汞不能用金屬直接還原、置換，通常用氧 化劑(如氯)先將其破壞，轉(zhuǎn)化為無機(jī)汞，然后再用金屬置換。
硫化物沉淀法是目前廣泛被采用的一種高效能的除汞方法，如果廢水 中有過量的S2-離子時(shí)，可通過投加硫酸亞鐵(FeSO4)與過量的S2-離子生 成硫化鐵沉淀。
投加一部分Fe2+，能與廢水中的OH-離子結(jié)合生成Fe(OH)2或氧化后 生成Fe(OH)3，對數(shù)量少而微小的HgS懸浮微粒，起共同沉淀和凝聚沉降 作用。投加FeSO4后，不會(huì)影響HgS的優(yōu)先沉淀。因?yàn)樯傻腇eS的溶度 積(Ksp=3.7x10-19)比HgS的溶度積大億萬倍。在實(shí)際生產(chǎn)中，先用石灰調(diào) 節(jié)pH=8～9，廢水呈堿性，再加FeSO4。采用硫化鈉沉淀法除汞，使廢水中 汞量降至1～0.1mg/L，可采取鐵屑過濾、活性炭吸附、凝聚劑沉淀等，使 廢水中含汞量降至0.05～0.01mg/L以下。
目前國內(nèi)最常用的吸附劑是活性炭，靜態(tài)吸附，先沉淀，后吸附。
離子交換法，將幾種樹脂裝柱組成廢水凈化系列，這樣含汞廢水通過 幾個(gè)交換柱后，出水中檢不出汞。但樹脂吸附飽和后存在解吸再生的問題， 且報(bào)廢的樹脂目前也沒有很好的處理手段。
凝聚沉淀法，采用石灰作為凝聚劑，向含汞廢水中投加石灰，生成 Ca(OH)2，Ca(OH)2對汞有凝聚吸附作用，在有三價(jià)鐵離子存在的情況下， 效果更好。用硫酸鋁作凝聚劑處理含汞廢水，效果也較好。經(jīng)凝聚沉淀后， 出水水質(zhì)含汞量可降到0.05mg/L以下。
溶劑萃取法及其它方法，目前，國外有采用三異辛胺一二甲苯對含汞 廢水進(jìn)行萃取，經(jīng)萃取后，萃取汞后的萃取劑，采用非酸性鹽類反萃取， 以回收汞。此外，國外采用微生物回收汞、電解法回收汞、鐵氧體沉淀法 除汞、硫化物沉淀—浮選分離法除汞，國內(nèi)正在研究的有轉(zhuǎn)化法除汞、含 腐植酸煤吸附法除汞等。
目前所采用的含汞廢水處理方法都存在一定的技術(shù)問題，如還原法、 硫化物沉淀法、混凝沉淀法等均無法達(dá)到出水含汞≤0.001～0.002mg/L的指 標(biāo)，根據(jù)HgS的Ksp值可以看出，采用硫化法反應(yīng)之后，廢水的殘余Hg2+完全可以達(dá)到0.001～0.002mg/L以下，但就目前已經(jīng)使用的硫化法案例來 看，出水達(dá)不到0.001～0.002mg/L以下的原因主要有兩個(gè)：
(1)硫化鈉精制劑的擴(kuò)散速度不夠：
含汞廢水中的Hg2+濃度一般都很低，如用濃度相當(dāng)?shù)牧蚧c溶液與廢 水反應(yīng)，處理后廢水的總水量將會(huì)增大很多，為了避免出現(xiàn)這種情況，多 將硫化鈉濃度配制的較高，使之不影響含汞廢水的總水量，因此硫化鈉精 制劑的濃度多為Hg2+離子的數(shù)百倍數(shù)千倍，硫化鈉精制劑的體積也就是含 汞廢水的數(shù)百分之一或數(shù)千分之一，當(dāng)少量的高濃度硫化鈉溶液加入到大 量的含汞廢水中以后，如何使硫化鈉快速分散、不至于局部過量等就變得 十分重要。
(2)反應(yīng)形成的硫化汞未能有效分離
由于硫化汞顆粒非常細(xì)小，無論是采用混凝沉降還是活性炭吸附，對 于細(xì)小的硫化汞顆粒都不是最理想的。
目前各企業(yè)普遍采用硫化法除汞，但受廢水汞濃度所限，反應(yīng)一般較 難控制，且形成的硫化汞顆粒難以有效分離，最終導(dǎo)致處理后產(chǎn)水中汞含 量勉強(qiáng)達(dá)到0.005mg/L。新的環(huán)保法對含汞廢水的處理制定了更高的標(biāo)準(zhǔn)， 要求產(chǎn)水Hg≤0.002mg/L，看上去由0.005mg/L降至0.002mg/L差別不大， 但由于反應(yīng)是在ppb數(shù)量級，已經(jīng)完全進(jìn)入微量反應(yīng)的范疇，反應(yīng)難度更 大。
而目前常規(guī)的方法，難以達(dá)到國家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)。
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種用于含汞廢水處理的微量反應(yīng)器，以克 服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷。
本實(shí)用新型的用于含汞廢水處理的微量反應(yīng)器，包括反應(yīng)器和設(shè)置在 其頂部的混合器;
所述的混合器包括外套管和內(nèi)管，所述的外套管套在內(nèi)管外，所述的 外套管的下部設(shè)有噴頭，所述的外套管的上部設(shè)有廢水入口，所述的內(nèi)管 的上部為硫化鈉水溶液入口。
本實(shí)用新型的微量反應(yīng)器，加速了除汞化學(xué)藥劑在含汞廢水中的混合、 傳質(zhì)和化學(xué)反應(yīng)推動(dòng)力，能夠有效的進(jìn)行含汞廢水的處理。
