一種動(dòng)態(tài)吸附凈化水中重金屬離子的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于廢物資源化利用和水處理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種動(dòng)態(tài)吸附凈化水中重金屬離子的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]水是人類(lèi)賴以生存資源之一，它與社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展息息相關(guān)。如今，人類(lèi)對(duì)環(huán)境的肆意破壞嚴(yán)重影響地球自然的生態(tài)系統(tǒng)，以砷、鉻和銻為代表的重金屬/類(lèi)重金屬水污染情況尤為突出。目前水中重金屬的去除方法主要有化學(xué)沉淀法、電浮選法、離子交換法、膜分離法和吸附法，其中吸附法由于其具有見(jiàn)效快、可再生回收、二次污染幾率低等優(yōu)點(diǎn)而備受重視。
[0003]常見(jiàn)水體重金屬吸附凈化法為靜態(tài)吸附，靜態(tài)吸附法處理重金屬存在吸附后固液分離困難的缺點(diǎn)，且難以對(duì)吸附材料進(jìn)行收集以及解吸回收再利用。
[0004]動(dòng)態(tài)吸附凈化法可以利用優(yōu)秀且吸附速度較快的吸附劑進(jìn)行快速動(dòng)態(tài)吸附凈化水體污染物，不僅能截留水中的各種懸浮物，而且表面的氧化物通過(guò)非離子交換吸附和離子交換吸附，能有效地去除水中的重金屬離子，吸附劑可以再生循環(huán)使用。
[0005]目前，最常用的吸附劑有活性碳和改性纖維素等，但是大多吸附劑因成本高、生產(chǎn)工藝復(fù)雜或吸附效果受吸附劑顆粒的細(xì)化程度較大，動(dòng)態(tài)吸附技術(shù)的關(guān)鍵在于吸附劑的選擇與使用。國(guó)內(nèi)外的研宄者們已在嘗試以不同的吸附材料作為吸附劑開(kāi)展動(dòng)態(tài)吸附研宄。以桉樹(shù)遺態(tài)結(jié)構(gòu)Fe/C復(fù)合吸附劑為代表的植物遺態(tài)結(jié)構(gòu)多孔重金屬吸附劑由于其特殊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的三維網(wǎng)絡(luò)連通性，塊狀吸附劑也具有優(yōu)秀的比表面積性能。以此為基礎(chǔ)，科學(xué)確定流動(dòng)相的流量控制，開(kāi)發(fā)出一種固定相高效動(dòng)態(tài)吸附凈化水體中重金屬離子方法，對(duì)提升水體重金屬污染應(yīng)急處置，河流湖泊水體的重金屬微量污染治理有及其重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種動(dòng)態(tài)吸附凈化水中重金屬離子的方法。
[0007]本發(fā)明的思路:采用吸附劑為固定相的水體流動(dòng)控制技術(shù)，通過(guò)巧妙的固定相過(guò)濾柱設(shè)計(jì)，方便有效控制獲取高效的動(dòng)態(tài)吸附條件，集成一種動(dòng)態(tài)吸附凈化水中重金屬離子的技術(shù)方法，為重金屬污染應(yīng)急處置、河流湖泊重金屬微污染有效高效治理提供一種新方法、新途徑。
[0008]具體步驟為:
(I)設(shè)置一種凈化水中重金屬離子的裝置，包括待處理液PH值自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)、待處理液定量定速提升系統(tǒng)、反應(yīng)溫度控制系統(tǒng)、固定相動(dòng)態(tài)吸附反應(yīng)系統(tǒng)和處理出水收集系統(tǒng)，上述系統(tǒng)依次設(shè)置，且均安裝在固定支架臺(tái)上。
[0009]所述待處理液pH值自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)由酸液缸、堿液缸、pH值調(diào)節(jié)控制器和pH值探頭組成；設(shè)定所需pH值，pH值探頭實(shí)時(shí)測(cè)量值與其對(duì)比，若pH值探頭實(shí)測(cè)pH值低于設(shè)定值，則酸液缸的蠕動(dòng)泵頭啟動(dòng)，加入弱酸調(diào)節(jié)待處理液的pH值，同理，若pH值探頭實(shí)測(cè)pH值低于設(shè)定值，則堿液缸的蠕動(dòng)泵頭啟動(dòng)，加入弱堿調(diào)節(jié)待處理液的pH值。
[0010]所述待處理液定量定速提升系統(tǒng)由待處理液集水池和進(jìn)水蠕動(dòng)泵組成，進(jìn)水蠕動(dòng)泵能夠根據(jù)處理要求設(shè)定進(jìn)水的水速水量，并能夠?qū)崿F(xiàn)定時(shí)啟動(dòng)、定時(shí)關(guān)閉和定時(shí)變速，以最終實(shí)現(xiàn)對(duì)處理速度的精確控制。
[0011]所述反應(yīng)溫度控制系統(tǒng)由溫度探頭、溫度控制器、水下加熱器和溫度控制水熱提升系統(tǒng)組成，溫度控制水熱提升系統(tǒng)采用上流式溫水浸沒(méi)的方式實(shí)現(xiàn)多功能過(guò)濾柱中固定相過(guò)濾管的吸附反應(yīng)環(huán)境溫度控制，當(dāng)溫度達(dá)到需要水平時(shí)，水下加熱器自動(dòng)關(guān)閉，自然冷卻降溫，通過(guò)反復(fù)升溫和降溫達(dá)到有效控制溫度的目的，該系統(tǒng)能夠通過(guò)溫水回流保證熱能的回收利用，減少溫度控制的加熱能耗，降低運(yùn)行成本。
[0012]所述固定相動(dòng)態(tài)吸附反應(yīng)系統(tǒng)為動(dòng)態(tài)吸附凈化水中重金屬離子的主體反應(yīng)器，由固定支架、多功能過(guò)濾柱、固定相過(guò)濾管和吸附劑固定系統(tǒng)組成，固定支架由一根鐵桿以及多個(gè)固定夾子組成，其功能為固定多功能過(guò)濾柱、固定相過(guò)濾管、吸附劑固定系統(tǒng)及附屬線管；吸附劑固定系統(tǒng)由兩組與固定相過(guò)濾管內(nèi)管口徑一致的纖維網(wǎng)、生膠墊圈和已開(kāi)孔的旋鈕閥門(mén)組成，將固定相過(guò)濾管上下封堵，實(shí)現(xiàn)對(duì)粉末狀、顆粒狀、塊狀吸附劑的固定作用，有效封堵動(dòng)態(tài)吸附過(guò)程中吸附劑的流失；多功能過(guò)濾柱由直徑20mm和直徑1mm的同心圓柱組成，長(zhǎng)度均為150mm，兩個(gè)同心圓柱間的空隙通過(guò)3mm的進(jìn)出口分別與溫度控制儲(chǔ)水箱和溫度控制水熱提升系統(tǒng)相連，并通過(guò)兩個(gè)同心圓柱間的空隙里的上流溫水對(duì)安裝在固定支架上的多功能過(guò)濾柱中的反應(yīng)溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0013]所述處理出水收集系統(tǒng)包括處理出水集水池，其為定量收集出水液的混合池，同時(shí)能夠定時(shí)收集并混合出水樣品，以便供測(cè)試取樣。
[0014](2)步驟(I)設(shè)置的凈化水中重金屬離子的裝置在動(dòng)態(tài)吸附凈化過(guò)程中，進(jìn)水方式采用上流式，以保證吸附劑在動(dòng)態(tài)吸附過(guò)程中懸浮于多功能過(guò)濾柱的內(nèi)柱中，且能充分利用固相接觸時(shí)間，有效提高動(dòng)態(tài)吸附的效果，吸附劑固定系統(tǒng)固定在多功能過(guò)濾柱的兩端，兩頭均布置纖維網(wǎng)以及墊圈，兩頭均可以方便取出，利于吸附劑、濾膜的更換和清洗。
[0015](3)步驟(I)設(shè)置的凈化水中重金屬離子的裝置的主體反應(yīng)區(qū)在多功能過(guò)濾柱的內(nèi)柱，其動(dòng)態(tài)吸附效果由吸附劑的快速吸附能力決定，吸附劑為植物遺態(tài)結(jié)構(gòu)的改性重金屬吸附劑，充分利用植物遺態(tài)的多孔結(jié)構(gòu)，吸附劑為粉狀或塊狀，當(dāng)為塊狀吸附劑開(kāi)展動(dòng)態(tài)吸附時(shí)，能提高動(dòng)態(tài)吸附裝置的吸附劑回收利用以及清洗更新。
[0016](4)待處理液中的重金屬離子在流經(jīng)步驟(3)設(shè)置的裝置的過(guò)程中通過(guò)與吸附劑發(fā)生接觸吸附，從而截留污染物在吸附劑上，處理后液體繼續(xù)上流出多功能過(guò)濾柱至處理出水集水池，即實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)吸附凈化水中重金屬離子。
[0017]采用本發(fā)明對(duì)主要污染物為重金屬離子的河流水、湖泊水等進(jìn)行微污染處理，在取得高效重金屬離子去除效果外，同時(shí)具有一定的污染事故應(yīng)急功能，另外，該發(fā)明方法具有裝置運(yùn)行過(guò)程穩(wěn)定、低能耗和運(yùn)行成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1為本發(fā)明中所用凈化水中重金屬離子裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖中標(biāo)記:1_待處理液pH值自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)；2_待處理液定量定速提升系統(tǒng)；3-反應(yīng)溫度控制系統(tǒng)；4_固定相動(dòng)態(tài)吸附反應(yīng)系統(tǒng)；5_處理出水收集系統(tǒng)；6_固定支架臺(tái)；7-酸液缸；8-堿液缸；9-pH值調(diào)節(jié)控制器；10-pH值探頭；11_待處理液集水池；12_進(jìn)水蠕動(dòng)泵；13_多功能過(guò)濾柱；14_固定相過(guò)濾管；15_吸附劑固定系統(tǒng)；16_處理出水集水池；17-溫度控制器；18_溫度探頭；19_水下加熱器；20_放空閥；21_溫度控制儲(chǔ)水箱；22_溫度控制水熱提升系統(tǒng)；23_固定支架。
[0020]圖2為本發(fā)明實(shí)施例中不同溫度下對(duì)砷吸附的動(dòng)態(tài)吸附穿透曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0021]實(shí)施例:
(I)設(shè)置一種凈化水中重金屬離子的裝置，如圖1所示，包括待處理液PH值自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)1、待處理液定量定速提升系統(tǒng)2、反應(yīng)溫度控制系統(tǒng)3、固定相動(dòng)態(tài)吸附反應(yīng)系統(tǒng)4和處理出水收集系統(tǒng)5，上述系統(tǒng)依次設(shè)置，且均安裝在固定支架臺(tái)6上。
[0022]所述待處理液pH值自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)I由酸液缸7、堿液缸8、pH值調(diào)節(jié)控制器9和pH值探頭10組成；設(shè)定所需pH值，pH值探頭10實(shí)時(shí)測(cè)量值與其對(duì)比，若pH值探頭10實(shí)測(cè)PH值低于設(shè)定值，則酸液缸7的蠕動(dòng)泵頭啟動(dòng)，加入弱酸調(diào)節(jié)待處理液的pH值，同理，若PH值探頭10實(shí)測(cè)pH值低于設(shè)定值，則堿液缸8的蠕動(dòng)泵頭啟動(dòng)，加入弱堿調(diào)節(jié)待處理液的pH值。
[0023]所述待處理液定量定速提升系統(tǒng)2由待處理液集水池11和進(jìn)水蠕動(dòng)泵12組成，進(jìn)水蠕動(dòng)泵12能夠根據(jù)處理要求設(shè)定進(jìn)水的水速水量，并能夠?qū)崿F(xiàn)定時(shí)啟動(dòng)、定時(shí)關(guān)閉和定時(shí)變速，以最終實(shí)現(xiàn)對(duì)處理速度的精確控制。
[0024]所述反應(yīng)溫度控制系統(tǒng)3由溫度探頭18、溫度控制器17、水下加熱器19和溫度控制水熱提升系統(tǒng)22組成，將所需溫度的水存儲(chǔ)于設(shè)置了放空閥20的溫度控制儲(chǔ)水箱21中，以供溫度控制水熱提升系統(tǒng)22使用，溫度控制水熱