[发明专利]一种含氨基和羟基的结晶水合矿物及其在含镉废水处理中的应用方法

说明书

本发明公开了一种含氨基和羟基的结晶水合矿物及其在含镉废水处理中的应用方法。该结晶水合矿物表面富含氨基、羟基等基团，且带负电荷，易与废水中的氢氧化镉发生界面作用力而共沉淀，从而实现沉淀颗粒粒径的增大，进而实现了氢氧化镉在废水处理体系中快速沉降的目的。其在含镉废水处理中的应用方法按照水解—混合搅拌—固液分离的流程进行，水解过程将体系pH调节至7.0～10.0，混合搅拌按照矿物/镉质量比为0.5～5.0:1.0的比例添加含氨基结晶水合矿物制剂。本发明可显著提升氢氧化镉在水处理过程中的沉降性能，同时可使出水含镉浓度满足国家排放标准。

技术领域

本发明涉及一种含氨基和羟基的结晶水合矿物及其在含镉废水处理中的应用方法，特别涉及该矿物在有色行业采矿、选矿、冶炼、加工以及电子工业产生的含镉废水中的处理，属于废水处理领域。

背景技术

镉作为原料或催化剂用于生产电池、塑料、颜料和试剂；还可作为生产不锈钢、合金、电视机荧光屏等的原料。另外镉还是原子核反应堆用控制棒的材料之一。镉的广泛应用造成了它的环境污染。镉污染首先是对水体的污染，其中含镉废水主要有：含镉矿山的开采和冶炼所产生的废水、镉化合物工业废水、镍镉电池生产废水及电镀含镉废水。

处理含镉废水的方法可归纳为化学法、物理化学法、生物法三大类。其中化学法有氢氧化物沉淀法、硫化物沉淀法、铁氧体沉淀法、碳酸镉沉淀法、磷酸盐沉淀法、电解法等；物理化学法有离子交换法、吸附法、溶剂萃取法、液膜法、反渗透法和电渗析法；生物法分为生物吸附和生物沉淀。各种方法均有其优缺点。目前最常用的方法是化学沉淀法，通过投加碱中和剂，使废水中镉离子形成溶解度较小的氢氧化镉沉淀而达到去除镉的目的。通常采用碱石灰(CaO)、消石灰(Ca(OH)₂)等中和剂，价格低廉；或添加苛性钠，加料容易，能快速去除废水中的镉离子，工艺过程简单，但存在出水镉离子浓度依然偏高，不能达标排放的问题；且沉渣量较小、沉淀速度缓慢、含水率高。特别是，氢氧化镉在溶液中呈絮凝状，沉淀颗粒很细小，在液相中较难沉淀，且在不同pH条件下存在不同形式的羟合配离子(如Cd(OH)⁺、Cd(OH)₄^2-、Cd(OH)₃^-)，使得仅采用氢氧化镉沉淀形式处理含镉废水难度更大，尤其对于低浓度(1～5mg/L)的含镉废水，由于难以形成氢氧化镉沉淀颗粒，处理效果更加不理想。

发明内容

本发明的目的就是基于传统中和沉淀法处理过程中氢氧化镉沉淀性能不佳的缺点，提出一种含-NH₃和-OH的结晶水合矿物及其在含镉废水处理中的应用方法。

一种含氨基和羟基的结晶水合矿物，所述的含氨基和羟基的结晶水合矿物中氮的质量比大于4％，氢的质量比大于5％，氧的质量比为60％～70％，结晶水分子数为4～12，矿物粒径为10～100μm，zeta电位为-5～-1mV，矿物密度为1.4～2.0g/cm³。

所述的含氨基和羟基的结晶水合矿物合成方法如下：在保持搅拌的条件下，向氯化铵溶液中加入氯化镁和磷酸氢二钠固体，NH₄Cl、MgCl₂、Na₂HPO₄摩尔比例＝2～4:1～2:1；然后迅速将1mol/L的NaOH溶液投入加氯化镁和磷酸氢二钠后的溶液体系中反应，将沉淀物取出干燥。

所述的含氨基和羟基的结晶水合矿物的合成方法具体如下：

1)以N计配制2g/L的氯化铵溶液，按照摩尔比例n(NH₄Cl):n(MgCl₂):n(Na₂HPO₄)＝2～4:1～2:1准备定量的氯化镁和磷酸氢二钠固体，并准备1mol/L的NaOH溶液；