[发明专利]膜辅助结晶工艺MAC选择性去除和回收水中的铜的方法

摘要

本发明公开一种膜辅助结晶工艺MAC选择性去除和回收水中的铜的方法，该工艺由两个串联运行的结晶反应器和膜反应器组成。为了确保沉淀的纯度并便于Cu²⁺的回收和再利用，分别使用Na₂CO₃和Cu₂(OH)CO₃作为沉淀剂和晶种(仅需启动时一次投加0.1‑0.5wt％)，水中Cu²⁺的成核和晶体生长主要发生在结晶反应内，膜分离器中的膜组件主要用于进一步结晶和浓缩固相，在最佳工艺条件下，水中Cu²⁺最终以Cu₂(OH)CO₃晶体颗粒的形式被回收，其纯度高达99％。本工艺运行的两个关键参数：过饱和指数(SI<3.22)和过量的碳酸根(35mg/L3^2‑<50mg/L)，且可以根据出水水质要求，调整沉淀剂的投加量，因此具有节约资源、降低成本的优势，对推动社会可持续发展具有积极的意义。

主权项

1.膜辅助结晶工艺MAC选择性去除和回收水中的铜的方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)根据需求的出水水质，确定工艺运行的两个关键参数：过饱和指数(SI)和过量的碳酸根(CO32‑)；(2)计算沉淀剂的投加量：若要求出水Cu2+浓度达到WHO出水水质准则的要求，需将过量CO32‑控制在35‑50mg/L范围内；若需出水水质达到我国《生活饮用水卫生标准》(GB 5749‑2006)的要求，需将过量CO32‑控制在45‑50mg/L范围内；(3)结合进水水质和沉淀剂的投加量，计算SI值，并通过调节进药量控制结晶反应器内的SI值在3.22以下；(4)确定投加晶种的量，0.1‑0.5wt％，且只需MAC工艺启动时一次投加；(5)投加晶种后，向结晶反应器内进水至设计液位，投加所需数量的碳酸钠同时并进行机械搅拌，搅拌强度120‑180rpm，搅拌时间不少于5min、沉淀时间不少于8min，水中的铜离子便在碱式碳酸铜晶种的诱导下，与碳酸钠反应生成大粒径密实颗粒物Cu2(OH)2CO3晶体，并沉淀到结晶反应器的底部，结晶反应器内的上清液继续进入膜反应器进一步结晶、固液分离，以取得更佳的出水水质；晶体积累到一定体积后，即可回收利用，结晶反应器内需留一部分晶体继续作为后续反应的晶种，且其反应器内要保持一定量的剩余CO32‑。