[发明专利]一种可再生重金属络合剂及使用方法

说明书

技术领域

本发明属于水处理技术领域，尤其涉及一种工业废水处理方法，具体地说是涉及含重金属铜废水的处理方法。

背景技术

重金属废水是对环境污染严重和对人类健康危害极大的工业废水之一。重金属废水来源广泛，主要产生于电镀、矿冶、电子、机械制造和化工等行业。随着这些行业的迅猛发展，重金属废水大量排放，日益引起人们的重视。根据废水的不同的来源与组分，重金属废水所采取的处理方法有所不同。一般来说，处理重金属废水的主要方法有：化学沉淀法、吸附法、离子交换法、电化学法和膜分离法等。化学沉淀法易受沉淀剂和环境条件的影响，沉淀法往往出水浓度达不到要求，需作进一步处理。吸附法具有操作简单、金属离子去除效率高等优点，但是吸附剂吸附了重金属之后仍存在着后处理问题，所经富集的含有高浓度重金属的洗脱液有待于进一步处理才能实现资源回收，限制了吸附法的工业化应用。离子交换法装置价格昂贵，处理成本较高，树脂易受污染或氧化失效。电沉积法能够将重金属离子还原为单质，电沉积过程结束后可以将极板上的金属单质剥离，轻松实现资源的回收，产生一定的经济效益。但是电沉积法只适合处理高浓度的重金属废水，处理低浓度重金属废水电耗大、投资成本高。

膜分离技术是利用一种特殊的半透膜将溶液隔开，以压力为驱动力，当废水流经膜面时，其中的污染物被截留，而水分子透过膜，废水得到净化。膜技术作为一种新型的水处理技术具有低耗、高效、操作方便等优点，普遍受到国内外水处理者的关注，特别是可以在实现水回用的同时，提高浓水中的重金属含量，有利于重金属的进一步回收利用。目前所用的膜分离技术主要是微滤技术、超滤技术、纳滤技术和反渗透技术。纳滤和反渗透对于金属去除率高但是膜孔小，膜通量低，需要的操作压力高，一般用于饮用水的净化处理。超滤膜和微滤膜通量大，操作压力低，但是由于膜孔径远远大于金属离子直径，无法将其直接拦截，需要加入表面活性剂形成胶束或加入水溶性高分子聚合物与金属络合，使其体积增大而被截留。由此便形成了含有高浓度金属与有机物的浓缩液，如果不进一步处理直接排放到环境中，会造成二次污染。另一方面，工业废水水量大，需要在处理过程中不断加入表面活性剂或络合剂，增加了运行成本。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的浓缩液难以处理、运行成本高的问题，而提供一种可再生的重金属络合剂及其使用方法，由于该络合剂与金属的络合性和在电沉积中不易被氧化还原的性质，可以将该络合剂运用于超滤-电沉积组合法中，不仅使浓缩液得到有效处理，降低二次污染的危险，而且络合剂可以在电沉积过程中得到再生，通过络合剂的重复利用，有效的降低运行成本。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

在对重金属废水的处理过程中使用一种可再生的重金属络合剂，通过膜分离、电沉积两个步骤的组合处理。在所述组合处理的步骤中包括络合剂与铜离子络合及溶液浓缩、络合剂再生及回用。

膜分离过程中实现络合剂与铜离子络合；电沉积步骤中实现溶液浓缩、络合剂再生及回用。

具体方案为：

(1)将待处理的含重金属铜的废水放入一个带有搅拌器的调节池中。

(2)向调节池-1中加入水解胶原蛋白作为络合剂，并加入NaOH，控制加入后废水的pH保持在5.5-7.0之间，搅拌器的转速保持在400-600rpm之间，在常温下反应1-2小时，以保证铜离子全部与水解胶原蛋白络合。

(3)在提升泵-1的作用下，调节池-1中的废水进入多介质过滤器、超滤膜系统，水分子在压力作用下透过超滤膜成为净化水，滤液中铜离子截留率达90％以上，可以回用于生产工艺。铜离子与水解胶原蛋白络合物由于大于超滤膜的微孔孔径而被超滤膜截留，形成浓缩液。

(4)膜分离获得的浓缩液回到调节池-1中，当调节池-1中的浓缩液达到2-4倍的浓缩倍率后，关闭调节池到超滤膜系统的提升泵-1，打开调节池-1与调节池-2之间的提升泵-2，将调节池-1中的料液打入调节池-2中。

(5)向调节池-2中加入硫酸，控制加入后废水的pH在2-4之间，使水解胶原蛋白与铜离子解络。

(6)打开调节池-2到平板电沉积装置间的提升泵-3，将溶液打入电解槽中进行电解，铜在阴极板上析出，水解胶原蛋白留在电解液中，实现了金属离子与络合剂的分离。

(7)电沉积过程结束后，开启电解槽与调节池-1之间的阀门，再生后的水解胶原蛋白回流到调节池-1中循环使用。

下面陈述各部件的工艺条件及功能：