申請日2016.05.12
公開(公告)日2016.10.05
IPC分類號B01J20/12; B01J20/30; C02F1/28; C02F9/04; C02F101/20
摘要
本發明公開了一種含鎘廢水的處理工藝，其包括廢水過濾、調節pH值，改性蒙脫石重金屬吸附劑吸附和二次過濾等步驟;本發明中的含重金屬鎘廢水處理工藝簡單，效果優良，經處理后的廢水能夠達到排放標準，采用的改性蒙脫石重金屬吸附劑制作工藝簡單易行，采用的改性蒙脫石重金屬吸附劑在處理完廢水后，經簡單處理可以重復使用。
權利要求書
1.一種含鎘廢水的處理工藝，其特征在于包括以下步驟：
一、廢水過濾;
二、將廢水的pH值調節至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;
四、過濾除去吸附重金屬鎘后的改性蒙脫石重金屬吸附劑。
2.根據權利要求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量比為1:3～7;
c)將步驟b制得的插層改性蒙脫石在300～450℃下焙燒1～1.5小時;
d)將經步驟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.根據權利要求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1mol/L的乙酸和1mol/L的乙酸鉀調節pH值。
4.根據權利要求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%乙醇溶液中浸泡20～30分鐘，然后用去離子水清洗1～3次后干燥。
5.根據權利要求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.根據權利要求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鎘后在5～7mol/L的氯化鈉溶液中超聲處理0.5～2.5小時后回收再次用于處理含鎘廢水。
7.根據權利要求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的升溫速率為1～5℃/分鐘，焙燒后自然降溫。
8.根據權利要求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程中，氯化鋁溶液在18～24分鐘內勻速加入到氫氧化鈉溶液中，并控制加入時的溫度為70～90℃。
9.根據權利要求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程中，氯化鋁溶液在20分鐘內勻速加入到氫氧化鈉溶液中，并控制加入時的溫度為90℃。
說明書
一種含鎘廢水的處理工藝
技術領域
本發明涉及廢水處理技術領域，尤其是涉及一種含鎘廢水的處理工藝。
背景技術
鎘作為原料或催化劑用于生產電池、塑料、顏料和試劑;還可作為生產不銹鋼、合金、電視機熒光屏等的原料;另外鎘還是原子核反應堆用控制棒的材料之一。鎘的廣泛應用造成了它的環境污染。鎘污染首先是對土壤和水體的污染。含鎘廢水主要有：含鎘礦山的開采和冶煉所產生的廢水、鎘化合物工業廢水、鎳鎘電池生產廢水及電鍍含鎘廢水。鎘對人體有害，它可以通過食物鏈在人體蓄積，或者直接作用于人體而引發急、慢性鎘中毒。急性鎘中毒主要表現為發熱、咳嗽、乏力、胸悶、肢體酸痛等;慢性鎘中毒主要表現為尿鎘升高，病情繼續發展會造成腎臟、肝臟及肺部損害，并伴有骨質疏松癥和骨質軟化癥。我國和日本都曾經出現過污染區鎘中毒的情況。因此，含鎘廢水的有效處理刻不容緩，研究、開發高效經濟的含鎘廢水的處理技術，具有重大的社會、經濟和環境意義。
現有的含鎘廢水處理技術中，離子交換法、沉淀法、吸附法和電解法是應用較多、較成熟的可靠技術。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，但是在處理過程中，特別是大量廢水的處理過程中會消耗大量的電能，其能源消耗較大，難以符合目前所倡導的節能減排的要求;沉淀法，沉淀法又通常可分為化學沉淀和物理沉淀，化學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，經過濾除去，物理方法是往含重金屬廢水中添加絮凝劑，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過濾等方法除去;離子交換法和吸附法，雖然操作簡單，能耗小，但是也存在單一方法處理時效果不佳的問題。
發明內容
為解決上述問題，本發明提供了一種能耗低，處理工藝簡單易行，對重金屬鎘的處理效果良好，處理廢水后的處理劑能夠循環使用的含鎘廢水處理工藝。
為實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：
一種含鎘廢水的處理工藝，包括以下步驟：
一、廢水過濾;
二、將廢水的pH值調節至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;
四、過濾除去吸附重金屬鎘后的改性蒙脫石重金屬吸附劑。
含鎘廢水中雖然主要的污染物是其中的重金屬鎘離子，但是廢水中難免會有大體積的固體廢棄物，需要除去，以防對之后的重金屬鎘處理過程產生不良影響;重金屬鎘在酸性環境中的溶解度最高，在處理前將廢水的pH值調節至7～8的弱堿性環境可以在一定程度上降低廢水中的重金屬鎘的含量，同時不過度的調節pH使廢水呈強堿性，這樣可以降低堿溶液的投入，也可以減少廢水處理后再次調節pH值的步驟，簡化工藝;改性蒙脫石重金屬吸附劑處理時，曝氣處理，其一是利用氣流進行攪拌作用，使重金屬吸附劑與廢水的接觸增多，二來是向其中通入大量的氧氣，可以通過反應去除廢水中的一些高耗氧量污染物。
作為優選，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量比為1:3～7;
c)將步驟b制得的插層改性蒙脫石在300～450℃下焙燒1～1.5小時;
d)將經步驟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。
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離子，而且由于其具有的層間結構，具有一定的吸附性能，但是由于其層間距在1nm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，需要對其進行改性處理;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，其可以在水溶液中穩定的存在，由于其外層有大量的羥基包圍，因此其具有異常優良的離子交換性能，而且該種聚合離子團的尺寸合適，與蒙脫石的層間距相近，經處理后可以進入蒙脫石的層間，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良，能夠具有更加優良的吸附性能，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為納米氧化鋁，將蒙脫石層間結構撐開，擴大層間距。
作為優選，步驟二中采用1mol/L的乙酸和1mol/L的乙酸鉀調節pH值。
作為優選，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75wt%乙醇溶液中浸泡20～30分鐘，然后用去離子水清洗1～3次后干燥。
蒙脫石提純處理過程，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物和雜質，特別是鹽酸處理，可以去除填充在蒙脫石孔道和層間的無機雜質，是其具有更多的吸附空間，具有更強的吸附能力。
作為優選，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。
作為優選，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小時后回收再次用于處理含鎘廢水。
作為優選，步驟c中，控制插層改性蒙脫石焙燒時的升溫速率為1～5℃/分鐘，焙燒后自然降溫。
緩慢的升溫速率可以使改性蒙脫石層間的氧化鋁結晶更加完整。
作為優選，羥基鋁離子溶液在制備過程中，氯化鋁溶液在18～24分鐘內勻速加入到氫氧化鈉溶液中，并控制加入時的溫度為70～90℃。
作為優選，羥基鋁離子溶液在制備過程中，氯化鋁溶液在20分鐘內勻速加入到氫氧化鈉溶液中，并控制加入時的溫度為90℃。
羥基鋁離子雖然是一種可以穩定存在的聚合陽離子團，但是在制備過程中如果添加的速率過慢或者過快都會影響羥基鋁離子的形成，也會影響所形成的羥基鋁離子的穩定性。
因此，本發明具有以下有益效果：
(1)本發明中的含重金屬鎘廢水處理工藝簡單，效果優良，經處理后的廢水能夠達到排放標準;
(2)本發明中所采用的改性蒙脫石重金屬吸附劑制作工藝簡單易行;
(3)本發明中所采用的改性蒙脫石重金屬吸附劑在處理完廢水后，經簡單處理可以重復使用。
