一種可再生重金屬絡合劑及使用方法技術

本發(fā)明專利技術目的在于提供一種可再生重金屬絡合劑及使用方法。該方法是通過將水解膠原蛋白這種絡合劑應用于膜分離過程中，通過膜分離-電解集成處理含重金屬銅廢水的方法。該方法主要步驟包括：富集、過濾、濃縮、解絡、電解沉積、回流等，實現(xiàn)對含重金屬銅廢水高效回收。

【技術實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術屬于水處理
，尤其涉及一種工業(yè)廢水處理方法，具體地說是涉及含重金屬銅廢水的處理方法。
技術介紹
重金屬廢水是對環(huán)境污染嚴重和對人類健康危害極大的工業(yè)廢水之一。重金屬廢水來源廣泛，主要產(chǎn)生于電鍍、礦冶、電子、機械制造和化工等行業(yè)。隨著這些行業(yè)的迅猛發(fā)展，重金屬廢水大量排放，日益引起人們的重視。根據(jù)廢水的不同的來源與組分，重金屬廢水所采取的處理方法有所不同。一般來說，處理重金屬廢水的主要方法有化學沉淀法、吸附法、離子交換法、電化學法和膜分離法等?；瘜W沉淀法易受沉淀劑和環(huán)境條件的影響，沉淀法往往出水濃度達不到要求，需作進一步處理。吸附法具有操作簡單、金屬離子去除效率高等優(yōu)點，但是吸附劑吸附了重金屬之后仍存在著后處理問題，所經(jīng)富集的含有高濃度重金屬的洗脫液有待于進一步處理才能實現(xiàn)資源回收，限制了吸附法的工業(yè)化應用。離子交換法裝置價格昂貴，處理成本較高，樹脂易受污染或氧化失效。電沉積法能夠?qū)⒅亟饘匐x子還原為單質(zhì)，電沉積過程結束后可以將極板上的金屬單質(zhì)剝離，輕松實現(xiàn)資源的回收，產(chǎn)生一定的經(jīng)濟效益。但是電沉積法只適合處理高濃度的重金屬廢水，處理低濃度重金屬廢水電耗大、投資成本高。膜分離技術是利用一種特殊的半透膜將溶液隔開，以壓力為驅(qū)動力，當廢水流經(jīng)膜面時，其中的污染物被截留，而水分子透過膜，廢水得到凈化。膜技術作為一種新型的水處理技術具有低耗、高效、操作方便等優(yōu)點，普遍受到國內(nèi)外水處理者的關注，特別是可以在實現(xiàn)水回用的同時，提高濃水中的重金屬含量，有利于重金屬的進一步回收利用。目前所用的膜分離技術主要是微濾技術、超濾技術、納濾技術和反滲透技術。納濾和反滲透對于金屬去除率高但是膜孔小，膜通量低，需要的操作壓力高，一般用于飲用水的凈化處理。超濾膜和微濾膜通量大，操作壓力低，但是由于膜孔徑遠遠大于金屬離子直徑，無法將其直接攔截，需要加入表面活性劑形成膠束或加入水溶性高分子聚合物與金屬絡合，使其體積增大而被截留。由此便形成了含有高濃度金屬與有機物的濃縮液，如果不進一步處理直接排放到環(huán)境中，會造成二次污染。另一方面，工業(yè)廢水水量大，需要在處理過程中不斷加入表面活性劑或絡合劑，增加了運行成本。
技術實現(xiàn)思路
本專利技術的目的在于克服現(xiàn)有技術中存在的濃縮液難以處理、運行成本高的問題， 而提供一種可再生的重金屬絡合劑及其使用方法，由于該絡合劑與金屬的絡合性和在電沉積中不易被氧化還原的性質(zhì)，可以將該絡合劑運用于超濾-電沉積組合法中，不僅使?jié)饪s液得到有效處理，降低二次污染的危險，而且絡合劑可以在電沉積過程中得到再生，通過絡合劑的重復利用，有效的降低運行成本。為實現(xiàn)上述目的，本專利技術所采用的技術方案是在對重金屬廢水的處理過程中使用一種可再生的重金屬絡合劑，通過膜分離、電沉積兩個步驟的組合處理。在所述組合處理的步驟中包括絡合劑與銅離子絡合及溶液濃縮、絡合劑再生及回用。膜分離過程中實現(xiàn)絡合劑與銅離子絡合；電沉積步驟中實現(xiàn)溶液濃縮、絡合劑再生及回用。具體方案為(1)將待處理的含重金屬銅的廢水放入一個帶有攪拌器的調(diào)節(jié)池中。(2)向調(diào)節(jié)池-1中加入水解膠原蛋白作為絡合劑，并加入NaOH，控制加入后廢水的PH保持在5. 5-7. 0之間，攪拌器的轉(zhuǎn)速保持在400-600rpm之間，在常溫下反應1_2小時， 以保證銅離子全部與水解膠原蛋白絡合。 (3)在提升泵-1的作用下，調(diào)節(jié)池-1中的廢水進入多介質(zhì)過濾器、超濾膜系統(tǒng)，水分子在壓力作用下透過超濾膜成為凈化水，濾液中銅離子截留率達90%以上，可以回用于生產(chǎn)工藝。銅離子與水解膠原蛋白絡合物由于大于超濾膜的微孔孔徑而被超濾膜截留，形成濃縮液。(4)膜分離獲得的濃縮液回到調(diào)節(jié)池-1中，當調(diào)節(jié)池-1中的濃縮液達到2-4倍的濃縮倍率后，關閉調(diào)節(jié)池到超濾膜系統(tǒng)的提升泵-1，打開調(diào)節(jié)池-1與調(diào)節(jié)池-2之間的提升泵_2，將調(diào)節(jié)池-1中的料液打入調(diào)節(jié)池-2中。(5)向調(diào)節(jié)池-2中加入硫酸，控制加入后廢水的pH在2-4之間，使水解膠原蛋白與銅離子解絡。(6)打開調(diào)節(jié)池-2到平板電沉積裝置間的提升泵_3，將溶液打入電解槽中進行電解，銅在陰極板上析出，水解膠原蛋白留在電解液中，實現(xiàn)了金屬離子與絡合劑的分離。(7)電沉積過程結束后，開啟電解槽與調(diào)節(jié)池-1之間的閥門，再生后的水解膠原蛋白回流到調(diào)節(jié)池-1中循環(huán)使用。下面陳述各部件的工藝條件及功能調(diào)節(jié)池-1 位于超濾膜系統(tǒng)之前，加入的絡合劑為水解膠原蛋白，是牛、豬及魚毛皮中蛋白質(zhì)經(jīng)過常規(guī)方法水解所得，其分子量為2000-3000。本領域技術人員可以通過常用的技術方法獲得，例如CN101948900A，CN1903918A等。本專利技術中水解膠原蛋白來源為河北學洋明膠蛋白廠(公司地址河北省阜城縣古城鎮(zhèn)武千路78. 2公里處北側(cè))，產(chǎn)品名稱為水解膠原蛋白粉，CAS號為9007-34-5。廢水中重金屬銅與加入的水解膠原蛋白質(zhì)量比為 1 10-1 25。調(diào)節(jié)pH為5. 5 7.0，攪拌器的轉(zhuǎn)速保持在400-600rpm之間，在常溫下反應1-2小時；多介質(zhì)過濾器去除水中的懸浮物，降低水的濁度，滿足超濾進水要求(濁度小于1. 0NTU)，市場上現(xiàn)有的商業(yè)化、成熟的過濾器都可實現(xiàn)該技術效果，如秦皇島嘉會環(huán)保設備有限公司生產(chǎn)的JX-010型石英砂過濾器(型號JHD-18，JHD-22，JHD-36)、北京源萊水處理設備有限公司生產(chǎn)的YLSS系列石英過濾器(YLSS-500，YLSS-750，YLSS-1000， 1SS-1200)、北京(中西泰安)技術服務有限公司提供的ZWJ29-JDL-3型石英砂過濾器 (型號JDL-3，JDL-6，JDL-10, JDL-15)等。本專利技術所用的為多介質(zhì)過濾器中的石英砂過濾器。所說的超濾膜系統(tǒng)分離過程中，超濾膜組件為板框式，膜材料采用聚醚砜膜，截留分子量為1000道爾頓。超濾分離過程中，使用的操作壓力為0. 4-0. 6Mpa,廢水工作溫度25°C 35°C，銅離子平均截留率為90% -92%,出水水質(zhì)達到工業(yè)循環(huán)水水質(zhì)標準， 可以回用于工業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)。市場上現(xiàn)有的商業(yè)化、成熟的組件都可實現(xiàn)該技術效果，例如上海世遠生物設備工程有限公司生產(chǎn)的小型微濾、超濾平板膜分離系統(tǒng)(SY-MU2010、 SY-MU2050、SY-MU-2-500)，中試型超濾、納濾、反滲透膜分離系統(tǒng)(SY-UNR-D3-4040)；美國密理博公司的Millipore超濾系統(tǒng)(labscale TFF小型切向流超濾系統(tǒng)、Congent-Μ超濾系統(tǒng)、Pellicon超濾系統(tǒng))。超濾膜組件杭州泓泉膜技術有限公司研制生產(chǎn)的改性聚砜 (PS)中空纖維膜組件(HQM-4040PS、HQM-6040PS)、立昇企業(yè)生產(chǎn)的立升LH3系列超濾膜組件(LH3-1060-V、LH3-0680-V、LH3-0660-V、LH3-0650-V、LH3-0450-V)。膜材料美國 S印ro 公司生產(chǎn)的聚砜(PS)膜(PS-20)，聚偏氟乙烯(PVDF)膜(PVDF-200，PVDF-350，PVDF-400， PVDF-700),聚丙烯腈(PAN)膜(PAN-50，PAN-200，PAN-350, PAN-400)，聚醚砜(PES)膜 (PES-5、PES-10、PES-20、PES-900C/D)；本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術保護點】

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：包立超，李振山，曹光亮，宋立娜，
申請(專利權)人：北京大學，
類型：發(fā)明
國別省市：