用于含汞廢水處理的微量反應(yīng)器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種反應(yīng)器。
【背景技術(shù)】
[0002]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，汞主要影響人和動物的中樞神經(jīng)。含汞達(dá)O?0.02mg/L的水能使魚類中毒，達(dá)0.03mg/L能使水生蟲類中毒，而人飲用含萊50mg/L的水會中毒致死。
[0003]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。
[0004]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。
[0005]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。
[0006]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。
[0007]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，將鐵肩裝成填料塔，當(dāng)含汞廢水通過填料塔的鐵肩床層時將發(fā)生如下反應(yīng):
[0008]Fe+Hg2+= Fe 2++Hg I
[0009]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。
[0010]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，可通過投加硫酸亞鐵(FeSO4)與過量的S2離子生成硫化鐵沉淀。
[0011]投加一部分Fe'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FeS(V^，不會影響HgS的優(yōu)先沉淀。因為生成的FeS的溶度積(Ksp = 3.7x10 19)比HgS的溶度積大億萬倍。在實際生產(chǎn)中，先用石灰調(diào)節(jié)pH = 8?9，廢水呈堿性，再加FeS04。采用硫化鈉沉淀法除汞，使廢水中汞量降至I?0.lmg/L，可采取鐵肩過濾、活性炭吸附、凝聚劑沉淀等，使廢水中含汞量降至0.05?0.0 lmg/L以下。
[0012]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。
[0013]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，且報廢的樹脂目前也沒有很好的處理手段。
[0014]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。
[0015]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、硫化物沉淀一浮選分離法除汞，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。
[0016]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)到出水含萊< 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:
[0017](I)硫化鈉精制劑的擴(kuò)散速度不夠:
[0018]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。
[0019](2)反應(yīng)形成的硫化汞未能有效分離
[0020]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。
[0021]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/Lo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HgS 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。
[0022]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)。
【實用新型內(nèi)容】
[0023]本實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。
[0024]本實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；
[0025]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。
[0026]本實用新型的微量反應(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)推動力，能夠有效的進(jìn)行含汞廢水的處理。
【附圖說明】
[0027]圖1為微量反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]圖2為噴頭結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0029]參見圖1?圖2，所述的微量反應(yīng)器包括反應(yīng)器2和設(shè)置在其頂部的混合器I ;
[0030]所述的混合器I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 ;
[0031]所述的噴頭103的中部設(shè)有喉管106 ;
[0032]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=I: 0.001?0.01 ;
[0033]外套管101橫截面面積:喉管106橫截面面積=I: 0.001?0.005 ;
[0034]術(shù)語“外套管101橫截面面積”為有效流通面積，即外套管101橫截面總面積-內(nèi)管102橫截面面積；
[0035]優(yōu)選的，所述的內(nèi)管102與外套管101的下端之間設(shè)有間距L，所述的間距L為5?20mm ；
[0036]所述的噴頭103的噴射角度α為55?65°，優(yōu)選60° ;
[0037]優(yōu)選的，所述的噴頭103的端部的直徑小于等于外套管101的直徑。
[0038]本實用新型是這樣運(yùn)行的:
[0039](I)將pH為6?9的含萊廢水與硫化鈉水溶液，通過送入微量反應(yīng)器進(jìn)行反應(yīng)；
[0040]所述的含汞廢水中，汞的含量為>0.002?0.05mg/L ；
[0041]所述的硫化鈉水溶液濃度為0.8?1.2g/L ；
[0042]硫化鈉水溶液的用量，以硫化鈉和萊計為:
[0043]硫化鈉:汞=2?10: 1，摩爾比；
[0044]優(yōu)選的，硫化鈉:汞=3?5: 1，摩爾比；
[0045]所述的微量反應(yīng)器包括反應(yīng)器和設(shè)置其頂部的由內(nèi)管和外管構(gòu)成的混合器；
[0046]含汞廢水由廢水入口進(jìn)入混合器的外管，流速為2.5?50L/秒，硫化鈉水溶液由硫化鈉水溶液入口進(jìn)入混合器的內(nèi)管，流速為0.025?0.5L/秒；
[0047]然后經(jīng)混合器的噴頭噴成霧狀，靠霧滴巨大的比表面積相互碰撞、傳質(zhì)和反應(yīng)，再進(jìn)入反應(yīng)器；
[0048](2)然后將微量反應(yīng)器中反應(yīng)后的溶液送入膜分離單元進(jìn)行分離，在抽吸栗的作用下，廢水通過分離膜進(jìn)入膜的另一側(cè)，獲得濾清液排放；
[0049]而取5、？必46(0!1)2、？6(0!1)3等固體顆粒，被截留在膜的一側(cè)形成濾餅，從而實現(xiàn)了含汞廢水的分離；
[0050]將部分濾清液通入膜分離單元，對被截留在膜的一側(cè)形成的濾餅反沖洗，收集反沖后的液固混合物，通過渣漿栗輸送至脫水單元，經(jīng)脫水后的泥餅可作為觸媒生產(chǎn)廠家的原料，收集脫出的水，返回膜分離單元再次進(jìn)行膜分離；
[0051]所述的膜分離單元，可采用常規(guī)的膜分離組件，如上海力脈環(huán)保設(shè)備有限公司牌號為LymaxAMF的膜分離組件；
[0052]所述的部分濾清液為濾清液排放總重量的5?10% ;
[0053]在排放的濾清液中，加入硫酸亞鐵，用以去除過量的硫化鈉。
[0054]由于廢水中汞含量很低，但并沒有達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)，繼續(xù)處理已經(jīng)進(jìn)入微量反應(yīng)的領(lǐng)域，如果加入的除汞化學(xué)藥劑也是相當(dāng)?shù)臐舛?，則處理后外排廢水的量會膨脹甚至翻倍；若加入除汞化學(xué)藥劑濃度較高，則不利于其在含汞廢水中的混合、擴(kuò)散及反應(yīng)完全。
【主權(quán)項】
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(I); 所述的混合器(I)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=I: 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=I: 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。
【專利摘要】本實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)推動力，能夠有效的進(jìn)行含汞廢水的處理。
【IPC分類】C02F101/20, C02F1/62
【公開號】CN204873985
【申請?zhí)枴緾N201520503741
【發(fā)明人】徐國然
【申請人】上海氯德新材料科技有限公司
【公開日】2015年12月16日
【申請日】2015年7月13日