一種利用復(fù)配型絮凝劑去除水中低濃度鎘離子的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及重金屬污染治理領(lǐng)域，通過將化學(xué)絮凝劑-聚丙烯酰胺PAM（陰離子型）和生物絮凝劑-MFX（ Klebsiella sp.（保藏號(hào)：CGMCC NO.6243）所產(chǎn)生的生物絮凝劑）向廢水中分批投加復(fù)配使用來處理低濃度含鎘廢水，二者的復(fù)配比例以按在廢水中的重量計(jì)為0.1-1/1。聚丙烯酰胺PAM（陰離子型）和MFX分別投加復(fù)配使用，可以取長補(bǔ)短，既實(shí)現(xiàn)低投量低成本，還可以通過協(xié)同增效作用提高低濃度鎘離子的去除效能。采用本發(fā)明方法處理低濃度含鎘廢水，可以使除鎘率達(dá)到80%以上，具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。
【專利說明】一種利用復(fù)配型絮凝劑去除水中低濃度鎘離子的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于重金屬污染治理領(lǐng)域，涉及一種利用復(fù)配型絮凝劑去除水中低濃度鎘離子的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]近年來工農(nóng)業(yè)的迅猛發(fā)展，使得越來越多的行業(yè)如冶礦、電鍍、化工、制革等重金屬排放量上升，此外農(nóng)藥化肥的增量使用，導(dǎo)致重金屬污染事件頻發(fā)。重金屬不能被生物降解，極易在生物體內(nèi)大量積累，環(huán)境介質(zhì)中微量的重金屬在生物體內(nèi)能被富集至數(shù)百倍甚至數(shù)十萬倍，然后經(jīng)過食物鏈毒害人體。因此，如何有效地治理重金屬污染已經(jīng)成為環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域中丞待解決的問題之一。
[0003]治理重金屬的常規(guī)方法有很多，主要包括化學(xué)沉淀法，電化學(xué)法，氧化還原法，膜分離法，離子交換法，吸附法，溶劑萃取法等。這些常規(guī)方法的基本原理都是將目標(biāo)重金屬變成沉淀物或者容易治理的其它存在形式，雖然這些方法有各自的優(yōu)點(diǎn)，但是也存在一系列難以克服的應(yīng)用障礙。如處理效果不好、難以滿足嚴(yán)格的廢水排放標(biāo)準(zhǔn)，另一方面，耗能大，運(yùn)行成本高、操作復(fù)雜也嚴(yán)重限制了常規(guī)處理方法的使用。因此，近年來絮凝法以其高效、操作簡單、運(yùn)行成本低而越來越受到青睞。
[0004]絮凝法可以克服常規(guī)方法的不足，可有效地去除水中的鎘離子，而且耗能低，操作簡單，運(yùn)行成本低，已成為治理重金屬污染的研究重點(diǎn)及熱點(diǎn)。目前，盡管化學(xué)絮凝劑用量少產(chǎn)生的污泥量低，但其對(duì)于水中低濃度重金屬離子的去除效果不理想，因此應(yīng)用受到阻礙。生物絮凝劑安全、高效、無二次污染，但是其用量大產(chǎn)生的污泥量高，而且較高的生產(chǎn)成本也限制了其大規(guī)模地應(yīng)用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種通過將化學(xué)絮凝劑和生物絮凝劑向廢水中分批投加復(fù)配使用來處理低濃度含鎘廢水，可以取長補(bǔ)短，既可以降低生物絮凝劑的用量從而降低低成本，還可以通過協(xié)同增效作用提高低濃度鎘離子的去除效能的利用復(fù)配型絮凝劑去除水中低濃度鎘離子的方法。
[0006]為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的，提供了以下技術(shù)方案:一種利用復(fù)配型絮凝劑去除水中低濃度鎘離子的方法，其特征在于包括以下步驟:
(1)化學(xué)絮凝劑-聚丙烯酰胺PAM陰離子型的制備
稱取0.5 g聚丙烯酰胺PAM陰離子型固體粉末溶于500ml蒸餾水中，置于磁力攪拌器上配制成lg/L的溶液。
[0007](2)生物絮凝劑-MFX的制備
稱取lg生物絮凝劑MFX干粉溶于500 ml蒸餾水中，置于磁力攪拌器上配制成2 g/L的溶液。
[0008](3)聚丙烯酰胺PAM陰離子型與MFX向廢水中分批投加的復(fù)配比例以按在廢水中的重量計(jì)為0.1-1/1，其中MFX在廢水中的投加量為80 mg/L。
[0009](4)除鎘
a.取10mg/L的鎘離子廢水用0.1M ΗΝ03和0.1M NaOH調(diào)節(jié)pH為2.0-7.0。
[0010]b.按在廢水中的重量計(jì)為0.1-1/1，其中MFX在廢水中的投加量為80 mg/L的復(fù)配比例先向廢水中投加聚丙烯酰胺PAM陰離子型，0.5分鐘后再投MFX。
[0011]C.在20°C-45°c下先以160 rpm的轉(zhuǎn)速快攪1分鐘，再以40 rpm的轉(zhuǎn)速慢攪2分鐘，最后靜置至10-180分鐘。
[0012]d.由處理前后的體系中含鎘量的變化計(jì)算鎘離子的去除率。
[0013]作為優(yōu)選，所述的聚丙烯酰胺PAM陰離子型與MFX向廢水中分批投加的復(fù)配比例以按在廢水中的重量計(jì)為0.1-0.2/1，其中MFX在廢水中的投加量為80 mg/L。
[0014]作為優(yōu)先，所述的pH用0.1M ΗΝ03和0.1M NaOH將廢水的調(diào)節(jié)為6.0-7.0。
[0015]作為優(yōu)選，在20°C -30°C下先以160 rpm的轉(zhuǎn)速快攪1分鐘，再以40 rpm的轉(zhuǎn)速慢攪2分鐘，最后靜置至50-60分鐘。
[0016]作為優(yōu)選，經(jīng)過處理后的廢水用0.45 μ m醋酸纖維濾膜過濾后取濾液，用1%的濃硝酸進(jìn)行消解稀釋后測定鎘離子濃度，由處理前后的體系中含鎘量的變化計(jì)算鎘離子的去除率。
[0017]上述生物絮凝劑MFX為Klebsiellas (保藏號(hào):CGMCC N0.6243)所產(chǎn)生的生物絮凝劑。生產(chǎn)該生物絮凝劑所使用的發(fā)酵培養(yǎng)基:10 g葡萄糖、5 g K2HP04、2 g KH2P04、0.2 gMgS04.7Η20、0.1 g NaCl、0.5 g尿素、0.5 g酵母膏，溶于1 000 mL蒸餾水中，控制pH值為7.2-7.5，在112°〇下滅菌30 min。向制備好的絮凝劑發(fā)酵液中加入95%的無水乙醇(無水乙醇要在4°C下預(yù)冷，加入體積為發(fā)酵液的2倍)，攪拌后溶液中出現(xiàn)白色絮體，將白色絮體過濾收集；在過濾后的溶液中再加入等體積的、95%的無水乙醇，再次提取白色絮體物質(zhì)。在收集到的絮體中加入少量蒸餾水，使之均勻溶解，于室溫放置20 h，之后放人超低溫冰箱冷凍24 h，再放入凍干機(jī)中凍成干粉。該生物絮凝劑MFX干粉的制備方法引于專利《一株高效生物絮凝劑產(chǎn)生菌及其在處理磺胺甲惡唑中的應(yīng)用》(專利授權(quán)號(hào):ZL201210337053.3.)
鎘離子的測定方法:
處理前后的溶液用等離子體電感耦合發(fā)射光譜儀(ICP-0ES)在214.440nm處測定鎘離子濃度。
[0018]本發(fā)明的有益效果:采用各具特色、長短互補(bǔ)的化學(xué)絮凝劑PAM (陰離子型)和生物絮凝劑MFX向廢水中分批投加復(fù)配使用處理低濃度含鎘廢水?；瘜W(xué)絮凝劑PAM (陰離子型)和生物絮凝劑MFX都可以單獨(dú)用來處理含鎘廢水，雖然化學(xué)絮凝劑PAM (陰離子型)投量少但其對(duì)于低濃度的鎘離子的去除效果不理想，而生物絮凝劑MFX對(duì)于低濃度的鎘離子的去除效果良好但投量高產(chǎn)生的污泥量大，因此，把二者按所述的比例向廢水中分批投加復(fù)配使用，可以取長補(bǔ)短，既可以降低生物絮凝劑的用量從而降低低成本，還可以通過協(xié)同增效作用提高低濃度鎘離子的去除效能。利用本發(fā)明的處理方法，低濃度鎘離子廢水的除鎘率可達(dá)到80%以上。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是PAM (陰離子型)與MFX的復(fù)配比例對(duì)鎘離子去除率的影響。
[0020]圖2是PAM (陰離子型)與MFX單獨(dú)投加和分批投加復(fù)配使用的除鎘效能。

【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明，應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。
[0022]實(shí)施例1:稱取0.5 g聚丙烯酰胺PAM(陰離子型)固體粉末溶于500 ml蒸餾水中，置于磁力攪拌器上配制成1 g/L的溶液。稱取1 g生物絮凝劑MFX 0f76^W7asp.(保藏號(hào):CGMCC N0.6243)所產(chǎn)生的生物絮凝劑)干粉溶于500 ml蒸餾水中，置于磁力攪拌器上配制成2 g/L的溶液。生物絮凝劑-MFX的發(fā)酵培養(yǎng)基:10 g葡萄糖、5 g K2HP04、2 g ΚΗ2Ρ04、0.2 g MgS04.7Η20、0.1 g NaCl、0.5 g 尿素、0.5 g 酵母膏，溶于 1 000 mL 蒸餾水中，控制pH值為7.2-7.5，在112°C下滅菌30 min。向制備好的絮凝劑發(fā)酵液中加入95%的無水乙醇(無水乙醇要在4°C下預(yù)冷，加入體積為發(fā)酵液的2倍)，攪拌后溶液中出現(xiàn)白色絮體，將白色絮體過濾收集；在過濾后的溶液中再加入等體積的、95%的無水乙醇，再次提取白色絮體物質(zhì)。在收集到的絮體中加入少量蒸餾水，使之均勻溶解，于室溫放置20 h，之后放人超低溫冰箱冷凍24 h，再放入凍干機(jī)中凍成干粉。聚丙烯酰胺PAM (陰離子型)與MFX向廢水中分批投加的復(fù)配比例以按在廢水中的重量計(jì)為0.1-0.2/1，其中MFX在廢水中的投加量為 80 mg/L。
[0023]除鎘:
①取10mg/L的鎘離子廢水用(λ 1M ΗΝ03和(λ 1M NaOH調(diào)節(jié)pH為6.0-7.0。
[0024]②按聚丙烯酰胺PAM (陰離子型)與MFX向廢水中分批投加的復(fù)配比例以按在廢水中的重量計(jì)為0.1-0.2/1，其中MFX在廢水中的投加量為80 mg/L的復(fù)配比例向廢水中分批投加聚丙烯酰胺PAM (陰離子型)與MFX。
[0025]③在20°C -30°C下先以160 rpm的轉(zhuǎn)速快攪1分鐘，再以40 rpm的轉(zhuǎn)速慢攪2分鐘，最后靜置至50-60分鐘。
[0026]④經(jīng)過處理后的廢水用0.45 μ m醋酸纖維濾膜過濾后取濾液，用1%的濃硝酸進(jìn)行消解稀釋后測定鎘離子濃度，由處理前后的體系中含鎘量的變化計(jì)算鎘離子的去除率。
[0027]實(shí)施例2:參照實(shí)施例1，聚丙烯酰胺PAM (陰離子型)與MFX向廢水中分批投加的復(fù)配比例以按在廢水中的重量計(jì)為0.3-1/1，其中MFX在廢水中的投加量為80 mg/L，其他步驟及參數(shù)與實(shí)施例1相同。
[0028]實(shí)施例3:參照實(shí)施例1，用0.1M ΗΝ03和0.1M NaOH將廢水的pH調(diào)節(jié)為2.0-5.0，其他步驟及參數(shù)與實(shí)施例1相同。
[0029]實(shí)施例4:參照實(shí)施例1，在30_40°C的條件下進(jìn)行攪拌靜沉，其他步驟及參數(shù)與實(shí)施例1相同。
[0030]實(shí)施例5:參照實(shí)施例1，先以160 rpm的轉(zhuǎn)速快攪1分鐘，再以40 rpm的轉(zhuǎn)速慢攪2分鐘，最后靜置至70-180分鐘。其他步驟及參數(shù)與實(shí)施例1相同。
[0031]鎘離子的測定方法
處理前后的溶液用等離子體電感耦合發(fā)射光譜儀(ICP-0ES)在214.440nm處測定鎘離子濃度。圖1為PAM (陰離子型)與MFX的復(fù)配比例對(duì)鎘離子去除率的影響，PAM/MFX為0.1-0.2/1時(shí)除鎘率達(dá)最大值80%以上。圖2為PAM (陰離子型)與MFX單獨(dú)投加和分批復(fù)配投加的除鎘效能，其中聚丙烯酰胺PAM (陰離子型)與MFX向廢水中分批投加的復(fù)配比例以按在廢水中的重量計(jì)為0.1-0.2/1，可以看出二者分批投加復(fù)配使用產(chǎn)生了協(xié)同增效的作用，去除效果明顯優(yōu)于單獨(dú)投加的情況，去除率達(dá)到82%左右。
【權(quán)利要求】
1.一種利用復(fù)配型絮凝劑去除水中低濃度鎘離子的方法，其特征在于包括以下步驟: (1)化學(xué)絮凝劑-聚丙烯酰胺PAM陰離子型的制備 稱取0.5 g聚丙烯酰胺PAM陰離子型固體粉末溶于500ml蒸餾水中，置于磁力攪拌器上配制成lg/L的溶液； (2)生物絮凝劑-MFX的制備 稱取Ig生物絮凝劑MFX干粉溶于500 ml蒸餾水中，置于磁力攪拌器上配制成2 g/L的溶液； (3)聚丙烯酰胺PAM陰離子型與MFX向廢水中分批投加的復(fù)配比例以按在廢水中的重量計(jì)為0.1-1/1，其中MFX在廢水中的投加量為80 mg/L ； (4)除鎘 a.取10mg/L的鎘離子廢水用0.1M HNO3和0.1M NaOH調(diào)節(jié)pH為2.0-7.0 ； b.按在廢水中的重量計(jì)為0.1-1/1，其中MFX在廢水中的投加量為80 mg/L的復(fù)配比例先向廢水中投加聚丙烯酰胺PAM陰離子型，0.5分鐘后再投MFX ； c.在20°C-45°C下先以160 rpm的轉(zhuǎn)速快攪I分鐘，再以40 rpm的轉(zhuǎn)速慢攪2分鐘，最后靜置至10-180分鐘； d.由處理前后的體系中含鎘量的變化計(jì)算鎘離子的去除率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用復(fù)配型絮凝劑去除水中低濃度鎘離子的方法，其特征在于所述的聚丙烯酰胺PAM陰離子型與MFX向廢水中分批投加的復(fù)配比例以按在廢水中的重量計(jì)為0.1-0.2/1，其中MFX在廢水中的投加量為80 mg/L。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用復(fù)配型絮凝劑去除水中低濃度鎘離子的方法，其特征在于所述的pH用0.1M HNO3和0.1M NaOH將廢水的調(diào)節(jié)為6.0-7.0。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用復(fù)配型絮凝劑去除水中低濃度鎘離子的方法，其特征在于在20°C-30°C下先以160 rpm的轉(zhuǎn)速快攪I分鐘，再以40 rpm的轉(zhuǎn)速慢攪2分鐘，最后靜置至50-60分鐘。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用復(fù)配型絮凝劑去除水中低濃度鎘離子的方法，其特征在于經(jīng)過處理后的廢水用0.45 μ m醋酸纖維濾膜過濾后取濾液，用1%的濃硝酸進(jìn)行消解稀釋后測定鎘離子濃度，由處理前后的體系中含鎘量的變化計(jì)算鎘離子的去除率。
【文檔編號(hào)】C02F9/04GK104276689SQ201410460015
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年9月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月11日
【發(fā)明者】李昂, 魏薇, 楊基先, 馬放, 吳丹, 龐長瀧, 邢潔 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)宜興環(huán)保研究院, 江蘇哈宜環(huán)保研究院有限公司