CN103332764A - 一种去除水中重金属离子的装置与方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种针对重金属废水深度处理回用及提标排放的去除水中重金属离子的装置与方法。本发明的去除水中重金属离子的装置，包括原水箱，所述原水箱分别通过进水阀和再生液进水阀连接处理模块，所述处理模块上还设有产水阀、再生液排放阀和直流电源；所述原水箱通过加压泵与进水阀和再生液进水阀相连；所述产水阀与处理模块之间还设有产水循环阀，所述产水循环阀与原水箱相连。本发明的一种去除水中重金属离子的装置与方法，结构简单、重金属处理效果好，能够达到排放标准，并可以采用电再生，重复使用，延长使用寿命。

Description

一种去除水中重金属离子的装置与方法

技术领域

本发明涉及一种水处理装置及方法，尤其是一种去除水中重金属离子的装置与方法。

背景技术

在金属开采、冶炼、加工以及电镀过程中常常会排放大量的含重金属(如铅、砷、镉、汞、铬、镍等)废水，造成严重的重金属污染，是影响水资源和环境的重大问题。近年来重金属污染事件频发，环保部门加强了对重金属废水排放的监管力度，使重金属废水面临着更为严格的废水排放标准要求，重金属指标由以往的污水综合排放一级标准，提高为满足当地地表水环境质量标准。传统的石灰沉淀法和硫化物沉淀法处理后达到原行业综合污水排放标准，已经不能够满足新的需求。目前重金属废水深度处理的方法主要是吸附法和离子交换法，出水重金属含量可以满足提标要求，但是吸附材料和离子交换树脂吸附容量有限，运行时间短，再生频繁，操作复杂，需要大量酸碱再生剂，再生废液的排放存在二次污染问题。为此，亟待开发重金属废水深度处理回用及提标排放的新装置与新方法。

发明内容

本发明提供了一种针对重金属废水深度处理回用及提标排放的去除水中重金属离子的装置与方法。

实现本发明目的之一的去除水中重金属离子的装置，包括原水箱，所述原水箱分别通过进水阀和再生液进水阀连接处理模块，所述处理模块上还设有产水阀、再生液排放阀和直流电源；所述原水箱通过加压泵与进水阀和再生液进水阀相连；所述产水阀与处理模块之间还设有产水循环阀，所述产水循环阀与原水箱相连；

所述处理模块包括密封框架，所述密封框架的两端分别设有阴极和阳极，所述密封框架内设有树脂室隔板和再生液室隔板，所述树脂室隔板和再生液室隔板均为中空结构，两端分别设有通孔；所述树脂室隔板内填充有交替设置的载锰阳离子交换树脂和载铁阴离子交换树脂，所述再生液室隔板内填充有交织塑料网；所述树脂室隔板的两侧分别设有阴离子交换膜和阳离子交换膜。

所述载锰阳离子交换树脂的单层厚度为5～10cm。

所述载铁阴离子交换树脂的单层厚度为5～7cm。

实现本发明目的之二的一种去除水中重金属离子的方法，包括去除重金属离子步骤和树脂再生步骤；

所述去除重金属离子步骤是：断开直流电源，进水阀和产水阀打开，再生液进水阀、再生液排放阀和产水循环阀关闭，含重金属废水由原水箱通过加压泵打入处理模块，在流经树脂室隔板过程中，废水中的铅、镉、汞、铬、镍等重金属被载锰阳离子交换树脂所吸附，砷被载铁阴离子交换树脂吸附，产水从产水阀流出；

所述树脂再生步骤是：进水阀、产水循环阀、再生液进水阀和再生液排放阀开启，产水阀关闭，打开直流电源，给处理模块施加直流电源，在电场作用下，水中离子迁移，吸附在载锰阳离子交换树脂上的重金属离子和吸附在载铁阴离子交换树脂上的砷酸根离子发生迁移，其中重金属离子通过阳离子交换膜，砷酸根离子通过阴离子交换膜，分别进入再生液室隔板，从再生液排放阀排出。

本发明的一种去除水中重金属离子的装置与方法的有益效果如下：

本发明的一种去除水中重金属离子的装置与方法，结构简单、重金属处理效果好，能够达到排放标准，并可以再生，重复使用，延长使用寿命。

附图说明

图1为本发明的一种去除水中重金属离子的装置的结构示意图。

图2为本发明的一种去除水中重金属离子的装置的处理模块的结构示意图。

具体实施方式

如图1、2所示，本发明的一种去除水中重金属离子的装置，包括原水箱19，所述原水箱19分别通过进水阀23和再生液进水阀24连接处理模块21，所述处理模块21上还设有产水阀26、再生液排放阀25和直流电源22；所述原水箱19通过加压泵20与进水阀23和再生液进水阀24相连；所述产水阀26与处理模块21之间还设有产水循环阀27，所述产水循环阀27与原水箱19相连；

所述处理模块21包括密封框架1，所述密封框架1的两端分别设有阳极2和阴极3，所述密封框架1内设有树脂室隔板4和再生液室隔板5，所述树脂室隔板4和再生液室隔板5均为中空结构，两端分别设有通孔；所述树脂室隔板4内填充有交替设置的载锰阳离子交换树脂8和载铁阴离子交换树脂9，所述再生液室隔板5内填充有交织塑料网7；所述树脂室隔板4的两侧分别设有阴离子交换膜6和阳离子交换膜10。

所述载锰阳离子交换树脂8的单层厚度为5～10cm。

所述载铁阴离子交换树脂9的单层厚度为5～7cm。

本发明的一种去除水中重金属离子的方法，包括去除重金属离子步骤和树脂再生步骤；

所述去除重金属离子步骤是：断开直流电源22，进水阀23和产水阀26打开，再生液进水阀23、再生液排放阀25和产水循环阀27关闭，含重金属废水由原水箱19通过加压泵20打入处理模块21，在流经树脂室隔板4过程中，废水中的铅、镉、汞、铬、镍等重金属被载锰阳离子交换树脂8所吸附，砷被载铁阴离子交换树脂9吸附，产水从产水阀26流出；

所述树脂再生步骤是：进水阀23、产水循环阀27、再生液进水阀24和再生液排放阀25开启，产水阀26关闭，打开直流电源22，给处理模块21施加直流电源，在电场作用下，水中离子迁移，吸附在载锰阳离子交换树脂8上的重金属离子和吸附在载铁阴离子交换树脂9上的砷酸根离子发生迁移，其中重金属离子通过阳离子交换膜10，砷酸根离子通过阴离子交换膜6，分别进入再生液室隔板5，从再生液排放阀25排出。

本发明的载锰阳离子交换树脂的制备方法：首先使MnSO₄以Mn²⁺离子的形式进入到树脂里面，再加入过量的KMnO₄溶液，在中性条件下，KMnO₄与Mn²⁺发生氧化还原反应，使得树脂中的Mn²⁺形成MnO₂固定在树脂里面。

3Mn²⁺+2KMnO₄+2H₂O＝5MnO₂↓+2K⁺+4H⁺

本发明的载铁阴离子交换树脂的制备方法：阴离子交换树脂，直接用Fe³⁺载到树脂里面很困难。采用K₂FeO₄以FeO₄ ^2-负离子的形式进入到树脂里面，再加入FeSO₄溶液。在酸性条件下，K₂FeO₄和FeSO₄发生氧化还原反应，已经进入树脂里面的FeO₄ ^2-被还原生成Fe³⁺，再向溶液中加适量的NaOH使得树脂中的Fe³⁺形成Fe(OH)₃固定在树脂里面。

FeO₄ ^2-+3Fe²⁺+8H⁺＝4Fe³⁺+4H₂O

上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神前提下，本领域普通工程技术人员对本发明技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (4)

1.一种去除水中重金属离子的装置，包括原水箱，所述原水箱分别通过进水阀和再生液进水阀连接处理模块，所述处理模块上还设有产水阀、再生液排放阀和直流电源；所述原水箱通过加压泵与进水阀和再生液进水阀相连；所述产水阀与处理模块之间还设有产水循环阀，所述产水循环阀与原水箱相连；

所述处理模块包括密封框架，所述密封框架的两端分别设有阴极和阳极，所述密封框架内设有树脂室隔板和再生液室隔板，所述树脂室隔板和再生液室隔板均为中空结构，两端分别设有通孔；所述树脂室隔板内填充有交替设置的载锰阳离子交换树脂和载铁阴离子交换树脂，所述再生液室隔板内填充有交织塑料网；所述树脂室隔板的两侧分别设有阴离子交换膜和阳离子交换膜。

2.根据权利要求1所述的一种去除水中重金属离子的装置，其特征在于：所述载锰阳离子交换树脂的单层厚度为5～10cm。

3.根据权利要求1或2所述的一种去除水中重金属离子的装置，其特征在于：所述载铁阴离子交换树脂的单层厚度为5～7cm。

4.一种去除水中重金属离子的方法，包括去除重金属离子步骤和树脂再生步骤；

所述去除重金属离子步骤是：断开直流电源，进水阀和产水阀打开，再生液进水阀、再生液排放阀和产水循环阀关闭，含重金属废水由原水箱通过加压泵打入处理模块，在流经树脂室隔板过程中，废水中的铅、镉、汞、铬、镍等重金属被载锰阳离子交换树脂所吸附，砷被载铁阴离子交换树脂吸附，产水从产水阀流出；

所述树脂再生步骤是：进水阀、产水循环阀、再生液进水阀和再生液排放阀开启，产水阀关闭，打开直流电源，给处理模块施加直流电源，在电场作用下，水中离子迁移，吸附在载锰阳离子交换树脂上的重金属离子和吸附在载铁阴离子交换树脂上的砷酸根离子发生迁移，其中重金属离子通过阳离子交换膜，砷酸根离子通过阴离子交换膜，分别进入再生液室隔板，从再生液排放阀排出。

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