CN102992440A - 一种光伏废水的净化方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种光伏废水的净化方法，将三价金属阳离子盐和二价金属阳离子盐混合，加入去离子水，配制成总阳离子浓度为3~9mol/L盐溶液，其中二价离子的摩尔浓度是三价离子的摩尔浓度的2~4倍；向盐溶液中滴加50%~70%的NaOH溶液，调节pH值至8~10为止，向所得体系中加入十二烷基苯磺酸钠，沉淀分离得到固体物；将得到的固体物倒入过滤去掉固态杂质的光伏废水中搅拌，光伏废水与盐溶液的体积比为500：1~5000：1，搅拌1~3h之后沉淀分离；将阴离子表面活性剂交换到水滑石部分层间，使水滑石在保持阴离子交换性能的基础上又有了吸附有机物的性能，能同时去除该废水中的无机氟离子和有机污染物。

Description

一种光伏废水的净化方法

技术领域

本发明涉及环境污染控制新技术的开发，尤其涉及一种光伏废水的净化方法。

背景技术

我国76%的国土光照充沛，光能资源分布较为均匀；与水电、风电、核电等相比，太阳能发电没有任何排放和噪声，应用技术成熟，安全可靠；除大规模并网发电和离网应用外，太阳能还可以通过抽水、超导、蓄电池、制氢等多种方式储存，太阳能和蓄能几乎可以满足中国未来稳定的能源需求。太阳能是未来最清洁、安全和可靠的能源，发达国家正在把太阳能的开发利用作为能源革命主要内容长期规划，光伏产业正日益成为国际上继IT、微电子产业之后又一爆炸式发展的行业。

但是光伏产业在发展的过程中，在产品的生产中会产生相应的废水。光伏废水的主要污染因子：氟离子和有机物。

氟对人体有较大的危害。氟对牙齿的损害主要表现为氟斑牙，氟离子可破坏牙釉质的正常结构，使牙齿表面失去光泽。氟离子对骨骼损害的主要表现是骨硬化、骨疏松、骨软化和骨周软组织及关节韧带骨化，引起氟骨症，使骨及骨关节麻木、疼痛、变形，出现弯腰驼背等功能障碍，严重者丧失劳动能力乃至瘫痪。氟离子可使神经细胞及神经纤维变性，脊髓和椎管内韧带异常骨化，致椎管狭窄压迫脊髓，可引起疼痛或瘫痪。氟可使肌肉蛋白合成受到障碍，造成肌纤维数减少，肌肉萎缩，也可因骨质增生压迫神经系统，引起继发性肌肉损伤。氟可使钙调节激素发生紊乱，血钙降低，引起甲状腺及甲状旁腺激素分泌增高，使骨代谢紊乱。

光伏废水中的氟离子主要来自于生产工序中使用的氢氟酸；废水中的有机污染成份主要来自于制绒槽使用的异丙醇、丙酮（排放频率极少）；酸碱pH值污染因子主要是生产中使用的氢氟酸、盐酸、硝酸以及氢氧化钠等。光伏废水水质特点：（1）废水污染物浓度变化极大；（2）废水排放流量分时段性；（3）废水的酸碱性极强，废水对设备的腐蚀性大。由于废水中毒性物质的含量较大，加之醇对细菌的抑制作用，所以废水的可生化性很差，属于较难处理的一类废水。

 

层状双羟基复合金属氧化物（Layered Double Hydroxides，简称LDH），又称水滑石，是一类重要的无机功能材料。其独特的层状结构及层板元素和层间阴离子的可调变性受到人们的广泛关注，经离子交换向层间引入新的客体阴离子可使层状结构和组成产生相应的变化，因而可以制备一大类具有特殊性质的功能材料。水滑石材料属于阴离子型层状化合物。层状化合物是指具有层状结构、层间离子具有可交换性的一类化合物，利用层状化合物主体在强极性分子作用下所具有的可插层性和层间离子的可交换性，将一些功能性客体物质引入层间空隙并将层板距离撑开从而形成层柱化合物。

水滑石化学结构通式为：[M²⁺ _1-xM³⁺x (OH)₂]^x+ [(A^n- )_x/n·mH₂O]，其中M²⁺为Mg²⁺，Ni²⁺，Mn²⁺，Zn²⁺，Ca²⁺，Fe²⁺，Cu²⁺等二价金属阴离子；M³⁺为Al³⁺，Cr³⁺，Fe³⁺，Co³⁺等三价金属阴离子；A^n-为阴离子，如CO₃ ^2-，NO₃ ^-，Cl^-，OH^-，SO₄ ^2-，PO₄ ^3-，C₆H₄(COO)₂ ^2-等无机和有机离子以及络合离子，当层间无机阴离子不同，水滑石的层间距不同，同时在水滑石吸附污染物之后，层间距也会增大，以容纳更多的污染物。

发明内容

本发明的目的是为克服现有技术中光伏废水处理工艺复杂、操作费用高等不足，提供一种工艺简便、效果好的光伏废水的净化方法。

本发明采用的技术方案是依次包括如下步骤： 

1）将三价金属阳离子盐和二价金属阳离子盐混合，加入去离子水，配制成总阳离子浓度为3~9mol/L盐溶液，其中二价离子的摩尔浓度是三价离子的摩尔浓度的2~4倍；

2）向所述盐溶液中滴加50%~70% 的NaOH 溶液，调节pH值至8~10为止，滴加时在300~400 rpm下搅拌，滴加完毕后再继续搅拌2~3h，得到水滑石晶体沉淀；

3）向所得体系中加入十二烷基苯磺酸钠，十二烷基苯磺酸钠的量为三价阳离子的1/8~1/10，搅拌2~3h，沉淀分离得到固体物；

4）将得到的固体物倒入过滤去掉固态杂质的光伏废水中搅拌，光伏废水与所述盐溶液的体积比为500：1~5000：1，搅拌1~3h之后，沉淀分离。

本发明的优点是：利用加入的金属离子在一定的pH条件下合成得到水滑石，水滑石具有阴离子交换性能，将阴离子表面活性剂交换到水滑石部分层间，使水滑石在保持阴离子交换性能的基础上又有了吸附有机物的性能，能同时去除该废水中的无机氟离子和有机污染物。

具体实施方式

将三价金属阳离子（如Al³⁺、Fe³⁺）盐和二价金属阳离子（如Mg²⁺、Fe²⁺）盐混合，加入去离子水，配制成总阳离子浓度为3~9mol/L盐溶液，其中二价离子的摩尔浓度是三价离子的摩尔浓度的2~4倍。向该盐溶液中快速滴加50%~70% 的NaOH 溶液调节pH值至8~10，滴加时在300~400 rpm下快速搅拌，滴加完毕后再继续搅拌2~3h，得到水滑石晶体沉淀。再向该体系中加入十二烷基苯磺酸钠，十二烷基苯磺酸钠的量为三价阳离子的1/8~1/10（摩尔比），搅拌2~3h，沉淀分离得到固体物。经过加入十二烷基苯磺酸钠，使水滑石局部改性为有机水滑石，对光伏废水中的有机物有了较强的吸附能力。

将光伏废水收集，测其pH值，如果呈酸性，则加入生石灰，一方面调节pH值，另一方面，可以沉淀掉一部分氟离子，如果呈碱性则无需加入生石灰，再过滤去掉固态杂质。

将得到的固体倒入过滤去掉固态杂质的光伏废水中剧烈搅拌，光伏废水与盐溶液的体积比为500：1~5000：1，搅拌1~3h之后，沉淀分离，光伏废水中的氟离子和其他有机污染物会随着沉淀被去除，废水得到净化，在该过程中水滑石晶体在废水中通过阴离子交换去除光伏废水中的氟离子，而废水中的有机物则通过分配作用被吸附到水滑石的层间，经沉淀被去除。

以下进一步提供本发明的3个实施例：

实施例1

将FeCl₃和MgCl₂混合，加入去离子水，配制成总阳离子浓度为9mol/L盐溶液，其中二价离子浓度是三价离子浓度的4倍（摩尔浓度）；向该盐溶液中快速滴加70% 的NaOH 溶液调节pH值至10，滴加时在400 rpm下快速搅拌，滴加完毕后再继续搅拌3h，得到水滑石晶体沉淀，再向该体系中加入十二烷基苯磺酸钠，十二烷基苯磺酸钠的量为三价阳离子的1/10（摩尔比），搅拌3h，沉淀分离得到固体物。将光伏废水收集，测其pH值，pH为3.2，加入生石灰，过滤去掉固态杂质。将得到的固体倒入过滤去掉固态杂质的光伏废水中剧烈搅拌，光伏废水和盐溶液的体积比为5000：1，搅拌3h之后，沉淀分离，光伏废水中的氟离子和其他有机污染物会随着沉淀被去除，废水得到净化。

测定处理后废水的COD和氟离子浓度，经分析光伏废水的COD去除率为94.6%，氟离子的去除率为95.3%。

实施例2

将AlCl₃和MgCl₂混合，加入去离子水，配制成总阳离子浓度为3 mol/L盐溶液，其中二价离子浓度是三价离子浓度的2倍（摩尔浓度）；向该盐溶液中快速滴加50% 的NaOH 溶液调节pH值至8，滴加时在300 rpm下快速搅拌，滴加完毕后再继续搅拌2 h，得到水滑石晶体沉淀，再向该体系中加入十二烷基苯磺酸钠，十二烷基苯磺酸钠的量为三价阳离子的1/8（摩尔比），搅拌2 h，沉淀分离得到固体物；将光伏废水收集，pH为9.2，过滤去掉固态杂质；将得到的固体倒入过滤去掉固态杂质的光伏废水中剧烈搅拌，盐溶液和光伏废水的体积比为1：500，搅拌1 h之后，沉淀分离，光伏废水中的氟离子和其他有机污染物会随着沉淀被去除。

测定处理后废水的COD和氟离子浓度，经分析光伏废水的COD去除率为95.1%，氟离子的去除率为96.5%。

实施例3

将FeCl₃和ZnCl₂混合，加入去离子水，配制成总阳离子浓度为7mol/L盐溶液，其中二价离子浓度是三价离子浓度的3倍（摩尔浓度）；向该盐溶液中快速滴加60% 的NaOH 溶液调节pH值至9，滴加时在350 rpm下快速搅拌，滴加完毕后再继续搅拌3h，得到水滑石晶体沉淀，再向该体系中加入十二烷基苯磺酸钠，十二烷基苯磺酸钠的量为三价阳离子的1/9（摩尔比），搅拌3h，沉淀分离得到固体物；将光伏废水收集，测其pH值为2.1，则加入生石灰，过滤去掉固态杂质；将得到的固体倒入过滤去掉固态杂质的光伏废水中剧烈搅拌，盐溶液和光伏废水的体积比为1：2500，搅拌1~3h之后，沉淀分离，光伏废水中的氟离子和其他有机污染物会随着沉淀被去除，废水得到净化。

测定处理后废水的COD和氟离子浓度，经分析光伏废水的COD去除率为95.7%，氟离子的去除率为96.6%。

Claims (2)

1.一种光伏废水的净化方法，其特征是依次包括如下步骤： 

1）将三价金属阳离子盐和二价金属阳离子盐混合，加入去离子水，配制成总阳离子浓度为3~9mol/L盐溶液，其中二价离子的摩尔浓度是三价离子的摩尔浓度的2~4倍；

2）向所述盐溶液中滴加50%~70% 的NaOH 溶液，调节pH值至8~10为止，滴加时在300~400 rpm下搅拌，滴加完毕后再继续搅拌2~3h，得到水滑石晶体沉淀；

3）向所得体系中加入十二烷基苯磺酸钠，十二烷基苯磺酸钠的量为三价阳离子的1/8~1/10，搅拌2~3h，沉淀分离得到固体物；

4）将得到的固体物倒入过滤去掉固态杂质的光伏废水中搅拌，光伏废水与所述盐溶液的体积比为500：1~5000：1，搅拌1~3h之后，沉淀分离。

2.根据权利要求1所述的一种光伏废水的净化方法，其特征是：步骤4）中的光伏废水如果呈酸性，则加入生石灰。