專利名稱：重金屬酸性廢水處理與回收的吸附和熱溶液脫附法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域，具體涉及重金屬酸性廢水處理與回收的吸附和熱溶液
脫附法。
背景技術(shù)：
許多工業(yè)生產(chǎn)和礦業(yè)開(kāi)采過(guò)程中產(chǎn)生的污水含有大量的重金屬離子，如鉛、銅、 鎳、汞、鎘、鉻等，如不進(jìn)行有效治理，將引起嚴(yán)重的環(huán)境污染，同時(shí)可能對(duì)人類生存和健康 帶來(lái)嚴(yán)重的危害。此外，這些金屬通常是價(jià)格昂貴的重金屬，如果能夠進(jìn)行有效的回收，亦 可給企業(yè)帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)效益。 重金屬酸性廢水的處理方法有沉淀法、電化學(xué)法和吸附法等。沉淀法通過(guò)調(diào)節(jié) 廢液的pH至堿性或直接加入沉淀劑產(chǎn)生難溶的重金屬化合物實(shí)現(xiàn)重金屬的分離，這方面 的國(guó)內(nèi)外專利較多，如CN1256251、 C腸1343125、 CN101367590等。電化學(xué)法通過(guò)電解或 電遷移法使廢水中的重金屬離子得以濃縮或者降低，這方面的專利有CN101200325等。 吸附法通過(guò)加入吸附劑吸附重金屬離子的方式實(shí)現(xiàn)廢水處理，這方面的專利亦較多，如 CN1267641、 CN1597551、 CN101357798等。 沉淀法通常適用于高濃廢水，但存在形成膠狀沉淀難以分離等缺點(diǎn)。電化學(xué)法耗 能較多，而吸附法是比較有競(jìng)爭(zhēng)性的一種方法。 傳統(tǒng)的吸附法對(duì)吸附重金屬后的吸附劑采用加入洗脫劑方式實(shí)現(xiàn)重金屬與吸附 劑的分離和再生。但需用較多的洗脫劑，重金屬離子回收液成分變得復(fù)雜，并且有可能產(chǎn)生 進(jìn)一步的水污染。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有重金屬酸性廢水處理的吸附法中存在的不足之處， 提供一種重金屬酸性廢水處理與回收的吸附和熱溶液脫附法。本發(fā)明使用對(duì)重金屬離子吸 附具有溫度敏感特性的固體吸附劑，吸附后進(jìn)行熱脫附和過(guò)濾，濾渣即為固體吸附劑一殼 聚糖接枝交聯(lián)物，濾液即為回收的重金屬離子溶液。本發(fā)明方法的重金屬離子的脫附回收 僅需極少量的酸，從而重金屬離子回收液中成分比較簡(jiǎn)單，回收容易。相對(duì)于使用洗脫劑洗 脫的方法更為環(huán)保，固體吸附劑可循環(huán)使用。
本發(fā)明目的的實(shí)現(xiàn)通過(guò)如下步驟 —種重金屬酸性廢水處理與回收的吸附和熱溶液脫附法，具體包括以下步驟 (1)吸附在重金屬酸性廢水中加入殼聚糖接枝交聯(lián)物，攪拌0. 5h 3h ; (2)分離靜置、過(guò)濾，濾渣為吸附重金屬離子后的殼聚糖接枝交聯(lián)物； (3)濾液處理濾液中重金屬離子濃度達(dá)到排放或重新利用標(biāo)準(zhǔn)，將濾液排放或
重新利用；不達(dá)標(biāo)，將濾液按步驟(1)和(2)重復(fù)處理，直至濾液中重金屬離子濃度達(dá)到標(biāo)
準(zhǔn)； (4)脫附將吸附重金屬離子后的殼聚糖接枝交聯(lián)物放入pH為4 6、溫度為70 IO(TC的水中，不斷攪拌進(jìn)行熱脫附； (5)吸附劑的分離將熱脫附后的混合物，迅速過(guò)濾，濾渣即為殼聚糖接枝交聯(lián) 物，濾液即為回收的重金屬離子溶液。 所述重金屬酸性廢水為含有鉛、銅、鎳、鎘或汞中一種以上的工業(yè)廢水。
所述重金屬酸性廢水中重金屬離子的濃度為lmg/L 20g/L。 在步驟(1)所述重金屬酸性廢水中加入殼聚糖接枝交聯(lián)物的重量為重金屬酸性 廢水中重金屬總重量的5 500倍。 所述殼聚糖接枝交聯(lián)物包括環(huán)氧氯丙烷交聯(lián)殼聚糖馬來(lái)酸酐接枝物、環(huán)氧氯丙烷 交聯(lián)殼聚糖丙烯酸共聚物、戊二醛交聯(lián)殼聚乙二胺接枝物或環(huán)氧氯丙烷交聯(lián)殼聚糖乙二胺 接枝物。 步驟(3)所述按步驟(1)和(2)重復(fù)處理是在濾液中加入殼聚糖接枝交聯(lián)物，攪 拌0. 5h 3h ;靜置、過(guò)濾，濾渣為吸附重金屬離子后的殼聚糖接枝交聯(lián)物。
步驟(4)所述水的重量是殼聚糖接枝交聯(lián)物重量的8 100倍。
步驟(4)所述攪拌的時(shí)間為0. 5h 2h。 步驟(1)所述重金屬酸性廢水的pH為3 6。步驟(3)所述按步驟(1)和(2)重 復(fù)處理是在濾液中加入殼聚糖接枝交聯(lián)物，無(wú)需再調(diào)pH，攪拌0. 5h 3h ;靜置、過(guò)濾，濾渣 為吸附重金屬離子后的殼聚糖接枝交聯(lián)物。 按步驟(1)和(2)重復(fù)處理時(shí)在濾液中加入殼聚糖接枝交聯(lián)物的重量一般為濾液 中所含重金屬總重量的5 500倍。本發(fā)明不對(duì)殼聚糖接枝交聯(lián)物的重量做限定，因?yàn)榧?使加入殼聚糖接枝交聯(lián)物的量少了，也可以通過(guò)重復(fù)幾次步驟(1)和(2)達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。
在吸附步驟中，使用對(duì)重金屬離子吸附具有溫度敏感特性的吸附劑(稱為重金屬 離子熱敏型吸附劑)，其特點(diǎn)是在常溫下對(duì)重金屬離子具有較高的吸附能力，隨著溫度升高 其對(duì)重金屬離子的吸附能力逐漸下降，當(dāng)溫度接近水的沸點(diǎn)時(shí)對(duì)重金屬離子的吸附能力很 低或幾乎沒(méi)有。 吸附和分離步驟都是在室溫下進(jìn)行。吸附時(shí)間為0.5h 3h。吸附劑的熱溶液脫 附溫度控制在70 IO(TC ，脫附時(shí)間為0. 5h 2h。調(diào)節(jié)水溶液的pH為4 6的目的是防 止解脫后的重金屬水解產(chǎn)生沉淀，可用鹽酸或硫酸調(diào)節(jié)。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn) 1、適用廢水的重金屬離子濃度范圍比較寬，可處理lmg/L到20g/L的高濃廢水。
2、重金屬離子的脫附回收僅需極少量的酸，使重金屬離子回收液中成分比較簡(jiǎn) 單，回收容易。相對(duì)于使用洗脫劑洗脫的方法更為環(huán)保，殼聚糖接枝交聯(lián)物可循環(huán)使用。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步地詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不限于 此。 實(shí)施例1 (1)吸附取pH = 2、鉛濃度為50mg/L的重金屬酸性廢水1L，用9. 99mL lmol/L氫 氧化鈉溶液調(diào)廢水溶液的PH至5，放入2g環(huán)氧氯丙烷交聯(lián)殼聚糖丙烯酸共聚物，室溫下攪 拌2h。
4[OO31] (2)靜置后過(guò)濾。 (3)濾液處理濾液中的鉛含量為0. 4mg/L，低于我國(guó)《重有色金屬工業(yè)廢水排放 標(biāo)準(zhǔn)》的0. 5mg/L，用氫氧化鈉調(diào)pH到6后可直接排放。 (4)脫附將濾渣放入事先用鹽酸調(diào)好pH為5、溫度為80°C的水中攪拌lh進(jìn)行熱 脫附，水的重量為200g。 (5)吸附劑的分離將經(jīng)脫附后的混合物迅速過(guò)濾，濾液為回收的重金屬離子溶 液，濾渣為脫附后再生的吸附劑。 本發(fā)明回收的重金屬離子溶液濃度為249mg/L。
實(shí)施例2 (1)吸附取pH = 2、銅濃度為10g/L的重金屬酸性廢水1L，用10mL lmol/L氫氧 化鈉溶液調(diào)廢水溶液的pH至5，放入50g環(huán)氧氯丙烷交聯(lián)馬來(lái)酸酐接枝殼聚糖吸附劑，室溫 下攪拌lh。 (2)靜置后過(guò)濾。 (3)濾液處理濾液中的含銅量為0.4g/L，達(dá)不到直接排放標(biāo)準(zhǔn)，需進(jìn)一步處理。 將此濾液放入10g環(huán)氧氯丙烷交聯(lián)馬來(lái)酸酐接枝殼聚糖吸附劑，室溫下攪拌lh，靜置后過(guò) 濾，濾液中的含銅量為0. 9mg/L，低于我國(guó)《重有色金屬工業(yè)廢水排放標(biāo)準(zhǔn)》的lmg/L，用氫 氧化鈉調(diào)pH到6后可直接排放。 (4)脫附將步驟(2)和步驟(3)的濾渣放入事先用0. 5mL lmol/L HC1調(diào)好pH為 4、溫度為9(TC的水中攪拌2h進(jìn)行熱脫附，水的重量為500g。 (5)吸附劑的分離將經(jīng)熱脫附后的混合物迅速過(guò)濾，濾液為回收的重金屬離子 溶液，濾渣為脫附后再生的吸附劑。 本發(fā)明回收的重金屬離子溶液濃度為19.9g/L。 本發(fā)明方法中重金屬離子的脫附回收僅需極少量的酸(0.5mL的鹽酸)，使重金屬 離子回收液中成分比較簡(jiǎn)單，回收容易。相對(duì)于使用洗脫劑洗脫的方法更為環(huán)保，固體吸附 劑可循環(huán)使用。
實(shí)施例3 (1)吸附取pH = 3、鎘濃度為20mg/L重金屬酸性廢水1L，用lmL lmol/L氫氧化 鈉溶液調(diào)廢水溶液的PH至6，放入5g環(huán)氧氯丙烷交聯(lián)乙二胺接枝殼聚糖吸附劑，室溫下攪 拌3h。 (2)靜置后過(guò)濾。 (3)濾液處理濾液中的含鎘量為0. 09mg/L，達(dá)到我國(guó)《重有色金屬工業(yè)污染物排 放標(biāo)準(zhǔn)》的0. lmg/L，用氫氧化鈉調(diào)pH到6后可直接排放。 (4)濾渣的熱溶液脫附將濾渣放入事先用0. lmL 0. lmol/L鹽酸調(diào)好pH為4、溫 度為95t:的水中攪拌0. 5h進(jìn)行熱脫附，水的重量為100g。 (5)過(guò)濾將經(jīng)熱脫附后的混合物迅速進(jìn)行過(guò)濾，濾液為回收的重金屬離子溶液， 濾渣為脫附后再生的吸附劑。 本發(fā)明回收的重金屬離子溶液濃度為199.9mg/L。 本發(fā)明方法中重金屬離子的脫附回收僅需0. lmL的酸，使重金屬離子回收液中成 分比較簡(jiǎn)單，回收容易。相對(duì)于使用洗脫劑洗脫的方法更為環(huán)保，固體吸附劑可循環(huán)使用。
實(shí)施例4 (1)吸附取pH = 1、汞濃度10mg/L重金屬酸性廢水1L，99ml lmol/L氫氧化鈉溶液調(diào)廢水溶液的pH至3，放入2g戊二醛交聯(lián)乙二胺接枝殼聚糖，室溫下攪拌2h。
(2)靜置后過(guò)濾。 (3)濾液處理濾液中的含鎘量為0. 04mg/L，達(dá)到我國(guó)《重有色金屬工業(yè)廢水排放標(biāo)準(zhǔn)》的0. 05mg/L，用氫氧化鈉調(diào)pH到6后可直接排放。 (4)濾渣的熱溶液脫附將濾渣放入事先用0. 05mL 0. 001mol/L硫酸調(diào)好pH為6、溫度為7(TC的水中攪拌0. 5h進(jìn)行熱脫附，水的重量為50g。 (5)過(guò)濾將經(jīng)熱脫附后的混合物迅速過(guò)濾，濾液為回收的重金屬離子溶液，濾渣為脫附后再生的吸附劑。 本發(fā)明回收的重金屬離子溶液濃度為199.9mg/L。 本發(fā)明方法中重金屬離子的脫附回收僅需0.05mL的酸，使重金屬離子回收液中成分比較簡(jiǎn)單，回收容易。相對(duì)于使用洗脫劑洗脫的方法更為環(huán)保，固體吸附劑可循環(huán)使用。
權(quán)利要求
一種重金屬酸性廢水處理與回收的吸附和熱溶液脫附法，其特征在于，具體包括以下步驟(1)吸附在重金屬酸性廢水中加入殼聚糖接枝交聯(lián)物，攪拌0.5h～3h；(2)分離靜置、過(guò)濾，濾渣為吸附重金屬離子后的殼聚糖接枝交聯(lián)物；(3)濾液處理濾液中重金屬離子濃度達(dá)到排放或重新利用標(biāo)準(zhǔn)，將濾液排放或重新利用；不達(dá)標(biāo)，將濾液按步驟(1)和(2)重復(fù)處理，直至濾液中重金屬離子濃度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)；(4)脫附將吸附重金屬離子后的殼聚糖接枝交聯(lián)物放入pH為4～6、溫度為70～100℃的水中，不斷攪拌進(jìn)行熱脫附；(5)吸附劑的分離將熱脫附后的混合物，迅速過(guò)濾，濾渣即為殼聚糖接枝交聯(lián)物，濾液即為回收的重金屬離子溶液。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種重金屬酸性廢水處理與回收的吸附和熱溶液脫附法，其特征在于，所述重金屬酸性廢水為含有鉛、銅、鎳、鎘或汞中一種以上的工業(yè)廢水。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述一種重金屬酸性廢水處理與回收的吸附和熱溶液脫附法， 其特征在于，所述重金屬酸性廢水中重金屬離子的濃度為lmg/L 20g/L。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種重金屬酸性廢水處理與回收的吸附和熱溶液脫附法，其特 征在于，在步驟(1)所述重金屬酸性廢水中加入殼聚糖接枝交聯(lián)物的重量為重金屬酸性廢 水中重金屬總重量的5 500倍。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種重金屬酸性廢水處理與回收的吸附和熱溶液脫附法，其特 征在于，所述殼聚糖接枝交聯(lián)物包括環(huán)氧氯丙烷交聯(lián)殼聚糖馬來(lái)酸酐接枝物、環(huán)氧氯丙烷 交聯(lián)殼聚糖丙烯酸共聚物、戊二醛交聯(lián)殼聚乙二胺接枝物或環(huán)氧氯丙烷交聯(lián)殼聚糖乙二胺 接枝物。
6. 權(quán)利要求1所述一種重金屬酸性廢水處理與回收的吸附和熱溶液脫附法，其特征 在于，步驟(3)所述按步驟(1)和(2)重復(fù)處理是在濾液中加入殼聚糖接枝交聯(lián)物，攪拌 0. 5h 3h ;靜置、過(guò)濾，濾渣為吸附重金屬離子后的殼聚糖接枝交聯(lián)物。
7. 權(quán)利要求1所述一種重金屬酸性廢水處理與回收的吸附和熱溶液脫附法，其特征在 于，步驟(4)所述水的重量是殼聚糖接枝交聯(lián)物重量的8 100倍。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種重金屬酸性廢水處理與回收的吸附和熱溶液脫附法，其特 征在于，步驟(4)所述攪拌的時(shí)間為0. 5h 2h。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種重金屬酸性廢水處理與回收的吸附和熱溶液脫附法，其特 征在于，步驟(1)所述重金屬酸性廢水的pH為3 6。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種重金屬酸性廢水處理與回收的吸附-熱溶液脫附法，包含如下步驟(1)吸附；(2)靜置后過(guò)濾；(3)濾液處理；(4)脫附將濾渣放入事先調(diào)好pH為4～6、溫度為70～100℃的熱水溶液中攪拌0.5～2h進(jìn)行熱溶液脫附；(5)吸附劑的分離將經(jīng)熱水溶液脫附后的混合物在未冷卻下迅速進(jìn)行過(guò)濾，濾液即為回收的重金屬離子溶液；濾渣為脫附后再生的吸附劑，可重復(fù)使用。本發(fā)明方法適用于廢水中的重金屬離子濃度從1毫克每升到20克每升的高濃廢水，本發(fā)明的重金屬離子回收和吸附劑的再生過(guò)程僅需加極少量的酸，重金屬離子回收液中成分簡(jiǎn)單，處理容易；相對(duì)于使用洗脫劑使吸附劑再生的方法更為環(huán)保。
文檔編號(hào)B01J20/34GK101786687SQ20101013649
公開(kāi)日2010年7月28日 申請(qǐng)日期2010年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月26日
發(fā)明者葛華才, 陳輝 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)