一種含鎘廢水的處理工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種含鎘廢水的處理工藝，其包括廢水過(guò)濾、調(diào)節(jié)pH值，改性蒙脫石重金屬吸附劑吸附和二次過(guò)濾等步驟；本發(fā)明中的含重金屬鎘廢水處理工藝簡(jiǎn)單，效果優(yōu)良，經(jīng)處理后的廢水能夠達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，采用的改性蒙脫石重金屬吸附劑制作工藝簡(jiǎn)單易行，采用的改性蒙脫石重金屬吸附劑在處理完廢水后，經(jīng)簡(jiǎn)單處理可以重復(fù)使用。
【專利說(shuō)明】
一種含鎘廢水的處理工藝
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種含鎘廢水的處理工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]鎘作為原料或催化劑用于生產(chǎn)電池、塑料、顏料和試劑;還可作為生產(chǎn)不銹鋼、合金、電視機(jī)熒光屏等的原料;另外鎘還是原子核反應(yīng)堆用控制棒的材料之一。鎘的廣泛應(yīng)用造成了它的環(huán)境污染。鎘污染首先是對(duì)土壤和水體的污染。含鎘廢水主要有:含鎘礦山的開采和冶煉所產(chǎn)生的廢水、鎘化合物工業(yè)廢水、鎳鎘電池生產(chǎn)廢水及電鍍含鎘廢水。鎘對(duì)人體有害，它可以通過(guò)食物鏈在人體蓄積，或者直接作用于人體而引發(fā)急、慢性鎘中毒。急性鎘中毒主要表現(xiàn)為發(fā)熱、咳嗽、乏力、胸悶、肢體酸痛等;慢性鎘中毒主要表現(xiàn)為尿鎘升高，病情繼續(xù)發(fā)展會(huì)造成腎臟、肝臟及肺部損害，并伴有骨質(zhì)疏松癥和骨質(zhì)軟化癥。我國(guó)和日本都曾經(jīng)出現(xiàn)過(guò)污染區(qū)鎘中毒的情況。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。
[0003]現(xiàn)有的含鎘廢水處理技術(shù)中，離子交換法、沉淀法、吸附法和電解法是應(yīng)用較多、較成熟的可靠技術(shù)。但是也存在眾多的不足，例如電解法，雖然去除重金屬鎘離子的效果還不錯(cuò)，但是在處理過(guò)程中，特別是大量廢水的處理過(guò)程中會(huì)消耗大量的電能，其能源消耗較大，難以符合目前所倡導(dǎo)的節(jié)能減排的要求;沉淀法，沉淀法又通?？煞譃榛瘜W(xué)沉淀和物理沉淀，化學(xué)沉淀就是往廢水中添加大量的堿，使廢水呈堿性，然后生成難溶的沉淀物，經(jīng)過(guò)濾除去，物理方法是往含重金屬?gòu)U水中添加絮凝劑，絮凝劑多為膠體，利用其表面大量相仿電荷吸附重金屬離子，然后靠重力沉降后經(jīng)過(guò)濾等方法除去;離子交換法和吸附法，雖然操作簡(jiǎn)單，能耗小，但是也存在單一方法處理時(shí)效果不佳的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種能耗低，處理工藝簡(jiǎn)單易行，對(duì)重金屬鎘的處理效果良好，處理廢水后的處理劑能夠循環(huán)使用的含鎘廢水處理工藝。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
一種含鎘廢水的處理工藝，包括以下步驟:
一、廢水過(guò)濾；
二、將廢水的pH值調(diào)節(jié)至7?8;
三、按40?50kg/m3添加量向廢水中添加改性蒙脫石重金屬吸附劑，并曝氣處理20?60小時(shí)；
四、過(guò)濾除去吸附重金屬鎘后的改性蒙脫石重金屬吸附劑。
[0006]含鎘廢水中雖然主要的污染物是其中的重金屬鎘離子，但是廢水中難免會(huì)有大體積的固體廢棄物，需要除去，以防對(duì)之后的重金屬鎘處理過(guò)程產(chǎn)生不良影響;重金屬鎘在酸性環(huán)境中的溶解度最高，在處理前將廢水的PH值調(diào)節(jié)至7?8的弱堿性環(huán)境可以在一定程度上降低廢水中的重金屬鎘的含量，同時(shí)不過(guò)度的調(diào)節(jié)PH使廢水呈強(qiáng)堿性，這樣可以降低堿溶液的投入，也可以減少?gòu)U水處理后再次調(diào)節(jié)pH值的步驟，簡(jiǎn)化工藝;改性蒙脫石重金屬吸附劑處理時(shí)，曝氣處理，其一是利用氣流進(jìn)行攪拌作用，使重金屬吸附劑與廢水的接觸增多，二來(lái)是向其中通入大量的氧氣，可以通過(guò)反應(yīng)去除廢水中的一些高耗氧量污染物。
[0007]作為優(yōu)選，改性蒙脫石重金屬吸附劑由以下步驟制得:
a)蒙脫石提純，提純后按固液質(zhì)量比為1:2?5配制蒙脫石分散液；
b)向步驟a中配制的蒙脫石分散液中加入羥基鋁離子溶液，超聲分散10?30分鐘后，將溶液干燥，制得插層改性蒙脫石;其中蒙脫石分散液與羥基鋁離子溶液的質(zhì)量比為I: 3?7;
c)將步驟b制得的插層改性蒙脫石在300?450°C下焙燒I?1.5小時(shí)；
d)將經(jīng)步驟c焙燒后的插層改性蒙脫石加入到6mol/L的氯化鈉溶液中，超聲處理15?20分鐘，并干燥后制得改性蒙脫石重金屬吸附劑。
[0008]蒙脫石是一種層狀的鋁硅酸鹽礦物，其層間具有豐富的可交換陽(yáng)離子，而且由于其具有的層間結(jié)構(gòu)，具有一定的吸附性能，但是由于其層間距在Inm左右，由于其層間可交換離子的存在，能夠吸附的重金屬離子有限，需要對(duì)其進(jìn)行改性處理;羥基鋁離子是一種以鋁離子為中心離子，眾多羥基由于離子帶電性圍繞鋁離子形成的大型聚合離子團(tuán)，其可以在水溶液中穩(wěn)定的存在，由于其外層有大量的羥基包圍，因此其具有異常優(yōu)良的離子交換性能，而且該種聚合離子團(tuán)的尺寸合適，與蒙脫石的層間距相近，經(jīng)處理后可以進(jìn)入蒙脫石的層間，并將層狀的蒙脫石撐開一定距離，增加蒙脫石的層間距，在蒙脫石層間起到柱撐作用，使蒙脫石的吸附性能變的更加優(yōu)良，能夠具有更加優(yōu)良的吸附性能，也能拓展其吸附的吸附物種類;高溫焙燒后，可以除去其中的羥基，使層間的羥基鋁離子變?yōu)榧{米氧化鋁，將蒙脫石層間結(jié)構(gòu)撐開，擴(kuò)大層間距。
[0009]作為優(yōu)選，步驟二中采用lmol/L的乙酸和lmol/L的乙酸鉀調(diào)節(jié)pH值。
[0010]作為優(yōu)選，步驟a中的蒙脫石提純處理為先將蒙脫石研磨至400目至600目，然后在75被％乙醇溶液中浸泡20?30分鐘，然后用去離子水清洗I?3次后干燥。
[0011]蒙脫石提純處理過(guò)程，先后在乙醇和鹽酸中浸泡，可以去除蒙脫石表面附著的有機(jī)物和雜質(zhì)，特別是鹽酸處理，可以去除填充在蒙脫石孔道和層間的無(wú)機(jī)雜質(zhì)，是其具有更多的吸附空間，具有更強(qiáng)的吸附能力。
[0012]作為優(yōu)選，羥基鋁離子溶液由以下方法制得:0.003?0.03mol/L氯化鋁加入到pH為7.5?8的氫氧化鈉溶液制得，其中控制氫氧根離子和鋁離子的摩爾比為1.8?2.5:1。
[0013]作為優(yōu)選，改性蒙脫石重金屬吸附劑在吸附重金屬鎘后可以在5?7mol/L的氯化鈉溶液中超聲處理0.5?2.5小時(shí)后回收再次用于處理含鎘廢水。
[0014]作為優(yōu)選，步驟c中，控制插層改性蒙脫石焙燒時(shí)的升溫速率為I?5°C/分鐘，焙燒后自然降溫。
[0015]緩慢的升溫速率可以使改性蒙脫石層間的氧化鋁結(jié)晶更加完整。
[0016]作為優(yōu)選，輕基鋁離子溶液在制備過(guò)程中，氯化鋁溶液在18?24分鐘內(nèi)勻速加入到氫氧化鈉溶液中，并控制加入時(shí)的溫度為70?90°C。
[0017]作為優(yōu)選，輕基鋁離子溶液在制備過(guò)程中，氯化鋁溶液在20分鐘內(nèi)勻速加入到氫氧化鈉溶液中，并控制加入時(shí)的溫度為90 °C。
[0018]羥基鋁離子雖然是一種可以穩(wěn)定存在的聚合陽(yáng)離子團(tuán)，但是在制備過(guò)程中如果添加的速率過(guò)慢或者過(guò)快都會(huì)影響羥基鋁離子的形成，也會(huì)影響所形成的羥基鋁離子的穩(wěn)定性。
[0019]因此，本發(fā)明具有以下有益效果:
(1)本發(fā)明中的含重金屬鎘廢水處理工藝簡(jiǎn)單，效果優(yōu)良，經(jīng)處理后的廢水能夠達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)；
(2)本發(fā)明中所采用的改性蒙脫石重金屬吸附劑制作工藝簡(jiǎn)單易行；
(3)本發(fā)明中所采用的改性蒙脫石重金屬吸附劑在處理完廢水后，經(jīng)簡(jiǎn)單處理可以重復(fù)使用。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0021]實(shí)施例1
一種含鎘廢水的處理工藝，包括以下步驟:
一、廢水過(guò)濾；
二、采用lmol/L的乙酸和lmol/L的乙酸鉀將廢水的pH值調(diào)節(jié)至7.5;
三、按45kg/m3添加量向廢水中添加改性蒙脫石重金屬吸附劑，并曝氣處理40小時(shí)；
四、過(guò)濾除去吸附重金屬鎘后的改性蒙脫石重金屬吸附劑；
五、改性蒙脫石重金屬吸附劑在吸附重金屬鎘后可以在6mol/L的氯化鈉溶液中超聲處理1.5小時(shí)后回收再次用于處理含鎘廢水。
[0022]其中，改性蒙脫石重金屬吸附劑由以下步驟制得:
a)蒙脫石按固液質(zhì)量比為1:3.5配制蒙脫石分散液；
b)向步驟a中配制的蒙脫石分散液中加入羥基鋁離子溶液，超聲分散20分鐘后，將溶液干燥，制得插層改性蒙脫石;其中蒙脫石分散液與羥基鋁離子溶液的質(zhì)量比為1: 5;羥基鋁離子溶液由以下方法制得:0.01mol/L氯化鋁加入到pH為8的氫氧化鈉溶液制得，其中控制氫氧根離子和鋁離子的摩爾比為1.21:1；
c)將步驟b制得的插層改性蒙脫石在400°C下焙燒I?1.3小時(shí)；
d)將經(jīng)步驟c焙燒后的插層改性蒙脫石加入到6mol/L的氯化鈉溶液中，超聲處理18分鐘，并干燥后制得改性蒙脫石重金屬吸附劑。
[0023]實(shí)施例2
一種含鎘廢水的處理工藝，包括以下步驟:
一、廢水過(guò)濾；
二、采用lmol/L的乙酸和lmol/L的乙酸鉀將廢水的pH值調(diào)節(jié)至7.5;
三、按45kg/m3添加量向廢水中添加改性蒙脫石重金屬吸附劑，并曝氣處理40小時(shí)；
四、過(guò)濾除去吸附重金屬鎘后的改性蒙脫石重金屬吸附劑；
五、改性蒙脫石重金屬吸附劑在吸附重金屬鎘后可以在6mol/L的氯化鈉溶液中超聲處理1.5小時(shí)后回收再次用于處理含鎘廢水。
[0024]其中，改性蒙脫石重金屬吸附劑由以下步驟制得:
a)蒙脫石提純，提純后按固液質(zhì)量比為I: 3.5配制蒙脫石分散液;蒙脫石提純處理為先將蒙脫石研磨至500目，然后在75的％乙醇溶液中浸泡25分鐘，然后用去離子水清洗2次后干燥； b)向步驟a中配制的蒙脫石分散液中加入羥基鋁離子溶液，超聲分散20分鐘后，將溶液干燥，制得插層改性蒙脫石;其中蒙脫石分散液與羥基鋁離子溶液的質(zhì)量比為1: 5;羥基鋁離子溶液由以下方法制得:0.01mol/L氯化鋁加入到pH為8的氫氧化鈉溶液制得，其中控制氫氧根離子和鋁離子的摩爾比為2.1: I ；
c)將步驟b制得的插層改性蒙脫石在400°C下焙燒1.3小時(shí)；
d)將經(jīng)步驟c焙燒后的插層改性蒙脫石加入到6mol/L的氯化鈉溶液中，超聲處理18分鐘，并干燥后制得改性蒙脫石重金屬吸附劑。
[0025]實(shí)施例3
一種含鎘廢水的處理工藝，包括以下步驟:
一、廢水過(guò)濾；
二、采用lmol/L的乙酸和lmol/L的乙酸鉀將廢水的pH值調(diào)節(jié)至7;
三、按40kg/m3添加量向廢水中添加改性蒙脫石重金屬吸附劑，并曝氣處理20小時(shí)；
四、過(guò)濾除去吸附重金屬鎘后的改性蒙脫石重金屬吸附劑；
五、改性蒙脫石重金屬吸附劑在吸附重金屬鎘后可以在5mol/L的氯化鈉溶液中超聲處理0.5小時(shí)后回收再次用于處理含鎘廢水。
[0026]其中，改性蒙脫石重金屬吸附劑由以下步驟制得:
a)蒙脫石提純，提純后按固液質(zhì)量比為1:2配制蒙脫石分散液;蒙脫石提純處理為先將蒙脫石研磨至400目，然后在75的％乙醇溶液中浸泡20分鐘，然后用去離子水清洗I次后干燥；
b)向步驟a中配制的蒙脫石分散液中加入羥基鋁離子溶液，超聲分散10分鐘后，將溶液干燥，制得插層改性蒙脫石;其中蒙脫石分散液與羥基鋁離子溶液的質(zhì)量比為1: 3;羥基鋁離子溶液由以下方法制得:0.003mo 1/L氯化鋁加入到pH為7.5的氫氧化鈉溶液制得，其中控制氫氧根離子和鋁離子的摩爾比為1.8:1;羥基鋁離子溶液在制備過(guò)程中，氯化鋁溶液在18分鐘內(nèi)勻速加入到氫氧化鈉溶液中，并控制加入時(shí)的溫度為70°C ；
c)將步驟b制得的插層改性蒙脫石在300°C下焙燒I小時(shí);控制插層改性蒙脫石焙燒時(shí)的升溫速率為1°C/分鐘，焙燒后自然降溫；
d)將經(jīng)步驟c焙燒后的插層改性蒙脫石加入到6mol/L的氯化鈉溶液中，超聲處理15分鐘，并干燥后制得改性蒙脫石重金屬吸附劑。
[0027]實(shí)施例4
一種含鎘廢水的處理工藝，包括以下步驟:
一、廢水過(guò)濾；
二、采用lmol/L的乙酸和lmol/L的乙酸鉀將廢水的pH值調(diào)節(jié)至7.5;
三、按45kg/m3添加量向廢水中添加改性蒙脫石重金屬吸附劑，并曝氣處理40小時(shí)；
四、過(guò)濾除去吸附重金屬鎘后的改性蒙脫石重金屬吸附劑；
五、改性蒙脫石重金屬吸附劑在吸附重金屬鎘后可以在6mol/L的氯化鈉溶液中超聲處理1.5小時(shí)后回收再次用于處理含鎘廢水。
[0028]其中，改性蒙脫石重金屬吸附劑由以下步驟制得:
a)蒙脫石提純，提純后按固液質(zhì)量比為I: 3.5配制蒙脫石分散液;蒙脫石提純處理為先將蒙脫石研磨至500目，然后在75的％乙醇溶液中浸泡25分鐘，然后用去離子水清洗2次后干燥；
b)向步驟a中配制的蒙脫石分散液中加入羥基鋁離子溶液，超聲分散20分鐘后，將溶液干燥，制得插層改性蒙脫石;其中蒙脫石分散液與羥基鋁離子溶液的質(zhì)量比為1: 5;羥基鋁離子溶液由以下方法制得:0.0lmol/L氯化鋁加入到pH為7.8的氫氧化鈉溶液制得，其中控制氫氧根離子和鋁離子的摩爾比為2.1: I;羥基鋁離子溶液在制備過(guò)程中，氯化鋁溶液在21分鐘內(nèi)勻速加入到氫氧化鈉溶液中，并控制加入時(shí)的溫度為80°C ；
c)將步驟b制得的插層改性蒙脫石在400°C下焙燒1.3小時(shí);控制插層改性蒙脫石焙燒時(shí)的升溫速率為:3 °C/分鐘，焙燒后自然降溫；
d)將經(jīng)步驟c焙燒后的插層改性蒙脫石加入到6mol/L的氯化鈉溶液中，超聲處理18分鐘，并干燥后制得改性蒙脫石重金屬吸附劑。
[0029]實(shí)施例5
一種含鎘廢水的處理工藝，包括以下步驟:
一、廢水過(guò)濾；
二、采用lmol/L的乙酸和lmol/L的乙酸鉀將廢水的pH值調(diào)節(jié)至8，；
三、按50kg/m3添加量向廢水中添加改性蒙脫石重金屬吸附劑，并曝氣處理60小時(shí)；
四、過(guò)濾除去吸附重金屬鎘后的改性蒙脫石重金屬吸附劑；
五、改性蒙脫石重金屬吸附劑在吸附重金屬鎘后可以在7mol/L的氯化鈉溶液中超聲處理2.5小時(shí)后回收再次用于處理含鎘廢水。
[0030]其中，改性蒙脫石重金屬吸附劑由以下步驟制得:
a)蒙脫石提純，提純后按固液質(zhì)量比為1:5配制蒙脫石分散液;蒙脫石提純處理為先將蒙脫石研磨至600目，然后在75的％乙醇溶液中浸泡30分鐘，然后用去離子水清洗3次后干燥；
b)向步驟a中配制的蒙脫石分散液中加入羥基鋁離子溶液，超聲分散30分鐘后，將溶液干燥，制得插層改性蒙脫石;其中蒙脫石分散液與羥基鋁離子溶液的質(zhì)量比為1: 7;羥基鋁離子溶液由以下方法制得:0.03mol/L氯化鋁加入到pH為8的氫氧化鈉溶液制得，其中控制氫氧根離子和鋁離子的摩爾比為2.5:1;羥基鋁離子溶液在制備過(guò)程中，氯化鋁溶液在24分鐘內(nèi)勻速加入到氫氧化鈉溶液中，并控制加入時(shí)的溫度為90°C ；
c)將步驟b制得的插層改性蒙脫石在450°C下焙燒1.5小時(shí);控制插層改性蒙脫石焙燒時(shí)的升溫速率為5 °C/分鐘，焙燒后自然降溫；
d)將經(jīng)步驟c焙燒后的插層改性蒙脫石加入到6mol/L的氯化鈉溶液中，超聲處理20分鐘，并干燥后制得改性蒙脫石重金屬吸附劑。
[0031]通過(guò)本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)以下技術(shù)指標(biāo):
經(jīng)本發(fā)明中的處理工藝處理后的含鎘廢水中鎘含量<0.01mg/L。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種含鎘廢水的處理工藝，其特征在于包括以下步驟: 一、廢水過(guò)濾； 二、將廢水的pH值調(diào)節(jié)至7?8; 三、按40?50kg/m3添加量向廢水中添加改性蒙脫石重金屬吸附劑，并曝氣處理20?60小時(shí)； 四、過(guò)濾除去吸附重金屬鎘后的改性蒙脫石重金屬吸附劑。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含鎘廢水的處理工藝，其特征在于所述的改性蒙脫石重金屬吸附劑由以下步驟制得: a)蒙脫石提純，提純后按固液質(zhì)量比為1:2?5配制蒙脫石分散液； b)向步驟a中配制的蒙脫石分散液中加入羥基鋁離子溶液，超聲分散10?30分鐘后，將溶液干燥，制得插層改性蒙脫石;其中蒙脫石分散液與羥基鋁離子溶液的質(zhì)量比為I: 3?7; c)將步驟b制得的插層改性蒙脫石在300?450°C下焙燒I?1.5小時(shí)； d)將經(jīng)步驟c焙燒后的插層改性蒙脫石加入到6mol/L的氯化鈉溶液中，超聲處理15?20分鐘，并干燥后制得改性蒙脫石重金屬吸附劑。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含鎘廢水的處理工藝，其特征在于:所述步驟二中采用lmol/L的乙酸和lmol/L的乙酸鉀調(diào)節(jié)pH值。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種含鎘廢水的處理工藝，其特征在于:所述步驟a中的蒙脫石提純處理為先將蒙脫石研磨至400目至600目，然后在75wt%Z醇溶液中浸泡20?30分鐘，然后用去離子水清洗I?3次后干燥。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種含鎘廢水的處理工藝，其特征在于所述的羥基鋁離子溶液由以下方法制得:0.003?0.03mol/L氯化鋁加入到pH為7.5?8的氫氧化鈉溶液制得，其中控制氫氧根離子和鋁離子的摩爾比為1.8?2.5:1。6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種含鎘廢水的處理工藝，其特征在于:所述的改性蒙脫石重金屬吸附劑在吸附重金屬錦后在5?7mol/L的氯化鈉溶液中超聲處理0.5?2.5小時(shí)后回收再次用于處理含鎘廢水。7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種含鎘廢水的處理工藝，其特征在于:所述步驟c中，控制插層改性蒙脫石焙燒時(shí)的升溫速率為I?5 °C /分鐘，焙燒后自然降溫。8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種含鎘廢水的處理工藝，其特征在于:所述羥基鋁離子溶液在制備過(guò)程中，氯化鋁溶液在18?24分鐘內(nèi)勻速加入到氫氧化鈉溶液中，并控制加入時(shí)的溫度為70?90 °C。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種含鎘廢水的處理工藝，其特征在于:所述羥基鋁離子溶液在制備過(guò)程中，氯化鋁溶液在20分鐘內(nèi)勻速加入到氫氧化鈉溶液中，并控制加入時(shí)的溫度為 90°C。
【文檔編號(hào)】B01J20/30GK105983387SQ201610313617
【公開日】2016年10月5日
【申請(qǐng)日】2016年5月12日
【發(fā)明人】孫靜亞, 高志偉, 張異凡
【申請(qǐng)人】浙江海洋大學(xué)