[发明专利]一种基于配位反应-电去离子耦合的选择性分离重金属离子的方法

说明书

本发明涉及一种利用配位反应‑电去离子耦合选择性分离重金属离子的方法，特别是选择性分离二元混合重金属离子溶液的方法。首先，在重金属混合液中加入络合剂，使络合剂与混合液中的重金属离子充分络合，然后调节pH值。选择的络合剂有EDTA、柠檬酸、2，3‑二羟基丁二酸、HEDTA和DTPA。最后经过EDI过程将混合重金属离子进行选择性分离，通过加入不同的络合剂作对比，选择出有较高的分离比的络合剂，实现将溶液中某一重金属离子的浓缩与回收。

技术领域

本发明涉及一种利用配位反应-电去离子耦合选择性分离重金属离子的方法，更具体的说是属于重金属废水处理技术领域。

背景技术

随着科技的发展，工业化进程加快，环境污染问题越来越严重，尤其以重金属污染问题最为严重。重金属离子在水环境中具有高溶解性，容易被动植物所吸收，并且随着食物链放大，从而危害、影响到人类的健康。在环境和生产中，由于废水中存在混合重金属离子，且浓度含量较低，需要对重金属离子进行选择性分离以便回收。传统的水处理方法难以达到上述目的。因此，本论文建立了配位反应-电去离子耦合的分离过程，为开发一种新型的低浓度混合重金属废水处理技术提供理论和技术基础。

当前针对含重金属废水的处理方法，主要包括化学沉淀法、电解法、萃取法、吸附法、离子交换法、膜分离法和生物处理法等。

化学沉淀法是指在废液中加入化学物质，使之与水中重金属离子发生反应，生成难溶物，从而达到分离效果。化学沉淀法的成本较低、反应快、自动化程度高，是比较成熟的水处理方法，同时也是是处理重金属废水最常用的方法。但是化学沉淀法存在着泥污量大，出水浓度不达标以及二次污染的问题。

电解法是利用电化学的原理，使金属离子被还原，达到消除金属离子的方法。电解法操作简单，泥污率低，占地小，运行稳定，有较好的环境效应和处理效果。但是电解法处理重金属的废水耗电量非常大，而且不能使离子浓度降至痕量，因此该方法一般只能用于处理浓度较高的重金属废水。

萃取法选取选择性较高的有机试剂作为萃取剂，废水中的离子与萃取剂发生络合，从水相被萃取到有机相。萃取法分相迅速，分离效果较好，操作简单，可连续操作。但是萃取法前期工作费时，化学物质使用过多等。

吸附法是利用多孔性固态物质，借助分子间的作用力来处理重金属。多孔性固态物是吸附剂，常用种类有很多。活性炭是最传统的吸附剂，很强吸附能力，去除率高，但再生率低，价格高，处理水质很难达要求，应用受到限制。

离子交换法是离子与树脂进行交换，使水中的离子含量降低，来达到处理效果。这种方法处理容量大，污泥量少，得到水质好。但是费用高，树脂再生频繁，易受到氧化失效。

膜分离法采用选择透过性膜，在动力的作用下，对重金属进行分离和提取。外压下，半透膜膜对重金属混合液中的不同组分选择渗透性有差异，可在不改变化学组成的基础上对金属混合液进行分离和富集。这种方法是近年来新型的技术，占地小、使用方便、能耗低、效率高。

生物处理法是利用微生物把金属离子转变为无害物，以达到处理效果。现在已经成为一种治理工业和生活污水重要的方法，生物处理法包括吸附法和转化法。

电去离子技术，是将离子交换树脂和离子交换膜相结合，在电场下能够连续运行，去除金属离子的方法。电去离子技术综合了连续脱盐和树脂深度净化的优点。同时解决了低浓度溶液的电流效率下降的缺陷和树脂再生问题。并且避免使用再生剂，减少过程中的二次污染，实现了过程的连续操作。

发明内容

本发明的目的在于考察不同配位剂对EDI耦合过程分离选择性的影响，提供一种选择性分离混合重金属离子效果显著的的络合剂。

本发明提出了一种选择性分离混合重金属离子溶液的方法，该方法是在EDI对某一种特定金属的分离与回收过程的基础上，通过加入不同的络合剂来提高混合重金属离子的分离比，来实现络合剂的优化。