專利名稱：工業(yè)廢水處理用高效捕鎘劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于水處理領(lǐng)域，具體涉及ー種エ業(yè)廢水處理用高效捕鎘劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
鎘是ー種毒性很大的重金屬，其化合物也大都屬毒性物質(zhì)，因此被認(rèn)為是ー種危險(xiǎn)的環(huán)境污染物。極微量的鎘就可對(duì)人體造成傷害，它通過(guò)食物鏈富集，具有穩(wěn)定、積累和不易消除的特點(diǎn)，可對(duì)人體產(chǎn)生慢性中毒，主要積累在肝、腎、胰腺、甲狀腺和骨骼之中，使腎臟等器官發(fā)生病變，并引起神經(jīng)痛和內(nèi)分泌失調(diào)等病癥，甚至使人疼痛而死。1993年世界腫瘤研究機(jī)構(gòu)(IARC)將鎘定義為人類第IA致癌物。近年來(lái)研究證明，無(wú)論是從毒性還是蓄積作用來(lái)看，鎘都將是繼汞、鉛之后污染人類環(huán)境、威脅人類健康的第三個(gè)金屬元素。鎘在電鍍、汽車及航空、顔料、油漆、印刷等行業(yè)都有廣泛的應(yīng)用，エ廠排出的含鎘廢水是水體鎘污染的主要污染源。比如電鍍エ業(yè)、軍エ生產(chǎn)排放的廢水(含鎘量約0.065mg/L)和硫酸礦石制取硫酸、磷礦石制取磷肥等エ藝排除的廢水(含鎘量高達(dá)O. 089mg/L)等對(duì)水體污染尤為嚴(yán)重。震驚世界的日本“痛痛病”就是水田污染的典型事例，因鎘污染而致，被稱為“全球十大環(huán)境污染事件”，表現(xiàn)為全身疼痛、骨脆易折而引起身長(zhǎng)縮短骨骼變形，最后發(fā)生肌萎縮及其他并發(fā)癥，甚至死亡。鎘對(duì)人體的危害已經(jīng)引起了世界各國(guó)的重視，各國(guó)均制定了相應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。我國(guó)規(guī)定エ業(yè)廢水中鎘的最高排放濃度為O. Img ·じ1，所以含鎘廢水在排放之前必須進(jìn)行處理，以達(dá)到排放的要求，避免污染中毒事件的發(fā)生。在我國(guó)，也發(fā)生過(guò)嚴(yán)重的鎘污染事件，因此，含鎘廢水的有效處理刻不容緩，研究、開發(fā)高效經(jīng)濟(jì)的含鎘廢水的處理技術(shù)，具有重大的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境意義。迄今為止，含鎘廢水的處理方法較多，根據(jù)鎘離子的含量及鎘存在形態(tài)的不同，所采用的處理方法也有所不同。目前常用的方法有化學(xué)法、物理化學(xué)法和生物法3大類。I、化學(xué)法現(xiàn)國(guó)內(nèi)外采用化學(xué)沉淀法處理含鎘廢水的應(yīng)用較多，也是處理含鎘廢水的ー種主要方法，該方法簡(jiǎn)單、方便、經(jīng)濟(jì)實(shí)用，特別適合于鎘離子濃度較高水體中鎘的去除，如氫氧化物沉淀法、硫化物沉淀法、鐵氧體法、碳酸物沉淀法和磷酸物沉淀法。常用的沉淀劑為石灰類中和剤、硫化物、硫酸鐵、碳酸鹽和磷酸鹽以及由以上幾種沉淀劑組成的混合沉淀劑，當(dāng)向含鎘廢水中加入以上沉淀劑時(shí)，會(huì)生成Cd(0H)2、CdS、鐵氧體晶體的沉淀物、CdCO3和Cd3(P04)2。但是由于一般的エ業(yè)廢水成分復(fù)雜，有些離子會(huì)影響鎘離子的沉淀，有些會(huì)與鎘離子形成絡(luò)合離子，使鎘離子很難去除。沉淀法雖能除去廢水中的大部分鎘離子，但鎘卻不能回收利用，沉渣還可能造成二次污染，對(duì)此也有待進(jìn)ー步解決。2、物理化學(xué)法
(I)離子交換法該法是鎘等重金屬離子與交換樹脂中的離子發(fā)生離子置換的過(guò)程。鎘離子選擇性樹脂種類很多，常用的樹脂有陽(yáng)、陰離子交換樹脂等。離子交換法的優(yōu)點(diǎn)是可回收廢水中有用物質(zhì)并進(jìn)行水的循環(huán)使用，尤其對(duì)低濃度廢水，能較徹底地凈化和回收。但缺點(diǎn)是樹脂易受污染或氧化失效，再生頻繁，操作費(fèi)用高，若能針對(duì)這些缺陷來(lái)改善樹脂的性能，則應(yīng)用前景廣闊。
(2)吸附法吸附法是利用多孔性的固體物質(zhì)，使水中的一種或多種物質(zhì)被吸附在固體表面而除去的方法。吸附劑吸附可以將廢水中微量的鎘離子幾乎全部去除，吸附出水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。可用于處理含鎘廢水的吸附劑有活性碳、殼聚糖、礦渣、硅藻土、沸石、海泡石、麥飯石、膨潤(rùn)土和硅基磷塊鹽等。張延安等用脫乙?；鶜ぞ厶菫樾跄齽陔娊赓|(zhì)Na2S04的作用下絮凝除鎘。考察了酸度、離子濃度、殼聚糖用量對(duì)去除率的影響。當(dāng)水樣含鎘質(zhì)量濃度不大于40mg/L，pH = 8 9和殼聚糖的含量為I %時(shí)，鎘的去除率達(dá)到99. 95%以上。吸附法處理含鎘廢水適用范圍廣，不會(huì)造成二次污染，但吸附劑往往對(duì)鎘離子的吸附選擇性不高。(3)膜分離法膜分離技術(shù)是一項(xiàng)新興的流體處理工藝，具有高效、節(jié)能、無(wú)二次污染等優(yōu)點(diǎn)，被譽(yù)為20世紀(jì)最具有發(fā)展前途的十大高新技術(shù)之一。處理含鎘等重金屬?gòu)U水的膜技術(shù)有反滲透法，液膜法，微濾等。膜分離法具有污染物去除率高，能回收廢水中的鎘鹽，工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，但其投資較高，膜孔易堵塞，這些都限制了膜分離法的大規(guī)模應(yīng)用。3、微生物法利用生物法處理重金屬?gòu)U水的研究是20世紀(jì)70年代才開始的，到了 80年代此法開始應(yīng)用于實(shí)際廢水的處理。目前國(guó)內(nèi)外已有人研究用藻類，細(xì)菌，真菌等生物吸附劑來(lái)處理含鎘廢水，均取得了較好的實(shí)驗(yàn)效果。生物吸附劑吸附重金屬離子的吸附機(jī)理包括絡(luò)合、螯合、離子交換、轉(zhuǎn)化、吸收和無(wú)機(jī)微沉淀等。生物吸附法用合理的生物體作為吸附材料能夠有效地去除廢水中重金屬。生物吸附技術(shù)主要的優(yōu)點(diǎn)在于能有效地將廢水中的重金屬離子降到非常低的濃度，尤其適合處理較低濃度的重金屬?gòu)U水。微生物能去除重金屬離子，主要是因?yàn)槲⑸锟梢园阎亟饘匐x子吸附到表面，然后通過(guò)細(xì)胞膜將其運(yùn)輸?shù)襟w內(nèi)積累，從而達(dá)到去除重金屬的效果。但是該方法繁瑣、成本高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)目前重金屬去除領(lǐng)域在技術(shù)、運(yùn)行成本、二次污染等方面存在的缺陷提供一種聞效捕鋪劑及其制備方法。本發(fā)明的目的是通過(guò)以下方式實(shí)現(xiàn)的一種工業(yè)廢水處理用高效捕鎘劑由以下重量比組分制成硫酸亞鐵10 25%、碳酸鈉10 20%、聚合硫酸鐵20 35%、水25 40%。該高效捕鎘劑優(yōu)選由以下重量比組分制成硫酸亞鐵10 20%、碳酸鈉10 20%、聚合硫酸鐵20 30%、水30 40%。該高效捕鎘劑最優(yōu)選由以下重量比組分制成硫酸亞鐵15 20%、碳酸鈉10 15%、聚合硫酸鐵25 30%、水35 40%。以各組分之和為100%計(jì)。上述工業(yè)廢水處理用高效捕鎘劑的制備方法包括以下步驟
將硫酸亞鐵充分溶解于水中(溫度較低時(shí)可用熱水溶解)，然后再分別加入碳酸鈉和聚合硫酸鉄，混勻后，過(guò)濾，除去濾渣，便得到高效捕鎘劑。與現(xiàn)有技術(shù)比較本發(fā)明的有益效果本發(fā)明高效重金屬捕捉劑(簡(jiǎn)稱HD-Cd)是專門針對(duì)含鎘廢水開發(fā)的高效、低耗、無(wú)毒的環(huán)保型重金屬去除劑，投加量容易控制，藥劑對(duì)人體無(wú)害，對(duì)水質(zhì)沒(méi)有安全隱患。與市場(chǎng)上現(xiàn)存的大多重金屬去除劑不同，HD-Cd首先利用碳酸根能與鎘形成碳酸鎘沉淀，同吋，由于碳酸鈉溶液呈堿性，水解產(chǎn)生0H-，與鎘形成氫氧化鎘沉淀，然后利用硫酸亞鐵的還原性和聚合硫酸鐵對(duì)鎘的絮凝共沉作用充分保證了重金屬鎘的去除率，使廢水中的不同形態(tài)的鎘去除能夠更徹底，通過(guò)過(guò)濾直接能夠達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)具有非常明顯的降解COD和脫色功能，COD同步去除率達(dá)到60 95%，并且占地面積小，處理成本低，處理工藝簡(jiǎn)單，可操作性強(qiáng)，易于推廣使用。本發(fā)明高效捕鎘劑極易溶于水，能與水以任何比例混合。一般加藥前先將原水PH調(diào)至9. O 10. O除鎘效果最佳，然后根據(jù)廢水濃度及藥劑投加量將捕鎘劑配制成相應(yīng)濃度的水溶液后加入到含鎘的廢水中，充分?jǐn)嚢?，最后把廢水的PH調(diào)回到7. O 8. 0，靜置，出現(xiàn)分層，除去下層的泥渣。按照這種方法處理的含鎘廢水，基本總鎘離子濃度都低于O. 1PPM，超過(guò)國(guó)家一級(jí)鎘離子濃度的達(dá)標(biāo)要求，COD同步去除率達(dá)到60 90%。所加藥劑的量，根據(jù)廢水中含有重金屬鎘離子的濃度來(lái)確定，金屬鎘離子濃度高，所需要加的藥劑量大，反之也成立，通常每升廢水的投加量是多少25 150mg。一般處理ー噸廢水的成本約I 5元/噸。除此之外，通過(guò)直觀現(xiàn)象觀察，該產(chǎn)品在殺菌除臭、泡沫及浮泥、污泥脫水方面均有明顯輔助性效果。本產(chǎn)品對(duì)重金屬鎘污染的去除主要采用化學(xué)法，對(duì)于高低濃度的含鎘廢水都能夠有效去除，使廢水中的重金屬鎘能夠達(dá)到達(dá)標(biāo)排放。具體過(guò)程可以為廢水進(jìn)入廢水處理系統(tǒng)后，加入重金屬鎘捕捉劑進(jìn)行化學(xué)除鎘(控制加藥前的PH為9. O 10. O)，把廢水中能沉淀的大量鎘去除，還可通過(guò)過(guò)濾去除水體中未能沉淀完全的重金屬鎘，保證廢水中的鎘能夠達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，或進(jìn)ー步加入消毒劑殺死水體中的細(xì)菌和病菌等，保證水質(zhì)的達(dá)標(biāo)排放。
具體實(shí)施例方式以下通過(guò)具體實(shí)施例進(jìn)ー步說(shuō)明本發(fā)明。但實(shí)施例的具體細(xì)節(jié)僅用于解釋本發(fā)明，不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明總的技術(shù)方案的限定。實(shí)施例I配方硫酸亞鐵20%、碳酸鈉13%、聚合硫酸鐵27%、水40%。制備方法將硫酸亞鐵充分溶解于水中(溫度較低時(shí)可用熱水溶解)，然后再加入碳酸鈉和聚合硫酸鉄，混勻后，經(jīng)過(guò)濾，除去濾渣便得到高 效捕鎘劑。使用方法先將原水PH調(diào)至9. O 10. 0，然后將捕鎘劑配制成含捕鎘劑質(zhì)量濃度為5%的水溶液后加入到含鎘的原水中，充分?jǐn)嚢?，最后把原水的PH調(diào)回到7. O 8. 0，靜置30min以上，分層，除去下層的泥渣，處理后的含鎘廢水，超過(guò)國(guó)家ー級(jí)鎘離子濃度的達(dá)標(biāo)要求，COD同步去除率達(dá)到90%，并且對(duì)水質(zhì)脫色效果明顯。具體鎘含量檢測(cè)結(jié)果如下
權(quán)利要求
1.工業(yè)廢水處理用高效捕鎘劑，其特征在于該高效捕鎘劑由以下重量比組分制成 硫酸亞鐵10 25%、碳酸鈉10 20%、聚合硫酸鐵20 35%、水25 40%。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的工業(yè)廢水處理用高效捕鎘劑，其特征在于該高效捕鎘劑由以下重量比組分制成 硫酸亞鐵10 20%、碳酸鈉10 20%、聚合硫酸鐵20 30%、水30 40%。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的工業(yè)廢水處理用高效捕鎘劑，其特征在于該高效捕鎘劑由以下重量比組分制成 硫酸亞鐵15 20%、碳酸鈉10 15%、聚合硫酸鐵25 30%、水35 40%。
4.一種權(quán)利要求I所述的工業(yè)廢水處理用高效捕鎘劑的制備方法，其特征在于該方法包括以下步驟 將硫酸亞鐵充分溶解于水中，然后再分別加入碳酸鈉和聚合硫酸鐵，混勻后，過(guò)濾，除去濾渣。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種工業(yè)廢水處理用高效捕鎘劑及其制備方法，該高效捕鎘劑由以下重量比組分制成硫酸亞鐵10～25％、碳酸鈉10～20％、聚合硫酸鐵20～35％、水25～40％。本發(fā)明高效捕鎘劑充分保證了重金屬鎘的去除率，使廢水中的鎘去除能夠更徹底，通過(guò)過(guò)濾直接能夠達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)具有非常明顯的降解COD和脫色功能，低耗、無(wú)毒，并且占地面積小，處理成本低，處理工藝簡(jiǎn)單，可操作性強(qiáng)，易于推廣使用。
文檔編號(hào)C02F1/52GK102616911SQ201210097239
公開日2012年8月1日 申請(qǐng)日期2012年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月31日
發(fā)明者張彪, 曹正平 申請(qǐng)人:宜興禾大水處理技術(shù)有限公司