CN103723859A - 高效去除反渗透浓水中铅离子和镉离子的方法 - Google Patents

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郑凯
曹莹
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本发明公开了高效去除反渗透浓水中铅离子和镉离子的方法，其特征在于：依次包括以下步骤：步骤一：加入NaOH调节反渗透浓水的pH至9.5~10并搅拌；步骤二：加入可溶性硫化物沉淀剂并反应；步骤三：加入硫酸亚铁去硫剂并反应；步骤四：加入铝盐混凝剂并反应；步骤五：加入聚丙烯酰胺助凝剂并搅拌；步骤六：静置沉淀，检测上清液中铅离子和镉离子的浓度。本发明提供的高效去除反渗透浓水中铅离子和镉离子的方法，在反渗透膜法处理铅酸电池废水的同时，解决了副产物反渗透浓水中的铅离子和镉离子的充分去除问题，为反渗透膜工艺在铅酸电池厂的推广和应用扫除了障碍，该方法操作简单、原料易得、成本低廉、操作简单，便于工业化推广应用。

Description

高效去除反渗透浓水中铅离子和镉离子的方法
技术领域
本发明涉及一种高效去除反渗透浓水中铅离子和镉离子的方法，尤其涉及一种高效去除铅酸蓄电池二级处理出水经反渗透处理后的浓水中铅离子和镉离子的方法，属于水处理领域。
背景技术
目前，铅酸蓄电池行业排放的废水很难达标排放，国家地表水三类标准中，铅离子浓度为不高于0.05mg/L，镉离子浓度为不高于0.005 mg/L，目前现有的工艺对铅酸蓄电池产生废水进行处理，处理后的水质难以达到上述要求。现在环境保护与监管部门，禁止铅酸电池行业将处理后的废水排放到收纳水体中，因此，铅酸蓄电池企业必须要改进现有的水处理技术，使得处理后的水质，达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）一级标准的要求。
目前铅酸蓄电池行业排放的废水，具有盐分含量高、重金属离子含量高的特点，其中的重金属离子主要为铅离子和镉离子，因此，必须要采取一定的技术手段，对企业目前排放废水进行深度处理，否则会对环境产生潜在的“致癌、致畸、致突变”的危险。为了彻底解决这个棘手问题，采用反渗透膜来处理这类废水，反渗透处理后的淡水可达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）一级标准的要求，回用到电池生产工段或直接排放，但是反渗透处理后的浓水中含有高浓度的重金属离子，必须要设计出合理、有效的方法，否则会造成二次污染。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种高效去除反渗透浓水中铅离子和镉离子的方法，该法具有成本低廉、操作简便、成效显著的特点。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
高效去除反渗透浓水中铅离子和镉离子的方法，其特征在于：依次包括以下步骤：
步骤一：加入NaOH溶液调节反渗透浓水的pH至9.5~10并搅拌；
步骤二：加入可溶性硫化物沉淀剂并反应；
步骤三：加入硫酸亚铁去硫剂并反应；
步骤四：加入铝盐混凝剂并反应；
步骤五：加入聚丙烯酰胺助凝剂并搅拌；
步骤六：静置沉淀，检测上清液中铅离子和镉离子的浓度。
步骤一中的搅拌速度为至少50r/min，搅拌时间为至少10min。
步骤二中的可溶性硫化物沉淀剂为Na2S或K2S，在待处理溶液中加入Na2S或K2S沉淀剂最佳浓度为200mg/L（以Na2S计），反应时间为15min，反应时需搅拌，搅拌速度为50r/min；可溶性硫化物沉淀剂用于使反渗透浓水中的铅离子和镉离子形成硫化铅沉淀和硫化镉沉淀，反应原理如下：
Na2S + Pb2+→PbS↓+ 2Na+
Na2S + Cd2+→CdS↓+ 2Na+
即Pb2+和Cd2+分别与Na2S反应生成PbS沉淀和CdS沉淀，PbS沉淀和CdS沉淀由于分子量小且反渗透浓水中含盐量大，故均匀分散在反渗透浓水中。
步骤三中的硫酸亚铁去硫剂加入量为投加后，使得每升反渗透浓水硫酸亚铁含量为40mg，反应时间为15min，反应时需搅拌，搅拌速度为50r/min；硫酸亚铁去硫剂用于去除过量的可溶性硫化物中的硫离子，反应原理如下：
FeSO4 + Na2S→FeS↓+ Na2 SO4
另外，过量的FeSO4还可以在反渗透浓水中反应形成氢氧化铁，氢氧化铁是胶状物质，用于吸附反渗透浓水中的硫化铅沉淀和硫化镉沉淀，使分散的硫化铅沉淀和硫化镉沉淀黏附成团，并且氢氧化铁具有沉淀速度快、沉淀颗粒大且密实的特点，具有净水作用，反应原理如下：
12 FeSO4 + 6H2O + 3O 2→4 Fe2（SO4）3 + 4Fe (OH)3↓
Fe2（SO4）3 + 6NaOH →2Fe (OH)3↓+ 3Na2SO4
    即FeSO4在反渗透浓水中与H2O和O 2反应生成Fe (OH)3胶体和Fe2(SO4)3，Fe2(SO4)3进一步与NaOH反应生成更多的Fe (OH)3胶体，Fe (OH)3胶体吸附分散的PbS沉淀和CdS沉淀，使之粘附成团，便于去除。 
步骤四中的铝盐混凝剂为聚合氯化铝，加入量为投加后使得每升反渗透浓水中聚合氯化铝含量为10mg，反应时间为30s，反应时需搅拌，搅拌速度为300r/min；铝盐混凝剂水解后用于吸附反渗透浓水中的硫化铅沉淀和硫化镉沉淀，并且搅拌后使分散的硫化铅沉淀和硫化镉沉淀粘结形成硬质团状矾花，铝盐混凝剂起到分离水中杂质的效果，反应原理如下：
AlCl3+3 H2O→Al(OH)3↓+3HCl 或
KAl（SO4）2→K++Al3++ 2SO4 2+
Al3++3 H2O→Al(OH)3↓+3H+
Al(OH)3为胶状物质，Al(OH)3胶体吸附能力强，可以吸附反渗透浓水中的悬浮的杂质，并形成大块沉淀（即硬质团状矾花），使水澄清且无需过滤。
步骤五中的聚丙烯酰胺助凝剂加入量为投加后使得每升反渗透浓水中聚丙烯酰胺含量为5mg，加入聚丙烯酰胺助凝剂时的搅拌速度为100r/min，加入完毕后调整搅拌速度至50r/min，搅拌时间为10min；聚丙烯酰胺助凝剂用于加速反渗透浓水中的沉淀的沉降。
步骤六中的静止沉淀时间为至少30min。
本发明提供的高效去除反渗透浓水中铅离子和镉离子的方法，步骤一中调节反渗透浓水的pH值范围为9.5~10，后续的步骤二~六的操作环境均为碱性条件，在此条件下依次使用可溶性硫化物沉淀剂、硫酸亚铁去硫剂、铝盐混凝剂和聚丙烯酰胺助凝剂来沉淀反渗透浓水中的铅离子和镉离子等杂质，杂质去除的效率高，铅离子的去除率达98.2%以上，镉离子的去除率达97.7%以上，有效去除铅酸蓄电池反渗透浓水中的铅离子和镉离子。本发明在反渗透膜法处理铅酸电池废水的同时，解决了副产物反渗透浓水中的铅离子和镉离子的去除问题，为反渗透膜工艺在铅酸电池厂的推广和应用扫除了障碍，该方法操作简单、原料易得、成本低廉、操作简单，便于工业化推广应用。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
实施例1：
如图1所示，二级处理出水水质如下：Pb2+含量为2.41mg/L、Cd2+含量为1.68mg/L；
反渗透膜针对上述废水处理时，产水回收率为75%，反渗透浓水中Pb2+含量为9.6mg/L、Cd2+含量为6.653mg/L，pH=8；取反渗透浓水1L，加入5%的氢氧化钠溶液调节pH至9.5，期间转速调到100r/min，搅拌10分钟；转速调到50r/min，向水样中添加浓度为10g/L硫化钠沉淀剂20mL，反应15min；转速维持在50r/min，向水中加入浓度为4g/L硫酸亚铁10mL，作为去硫剂，反应15min；转速调到300r/min，加入浓度为1g/L的聚合氯化铝溶液10mL，搅拌30s，将转速调到100r/min，加入浓度为5g/L的助凝剂聚丙烯酰胺1mL，搅拌10min，转速调到50r/min，搅拌10min。静置沉淀30min，取上清液分析，结果如下：铅离子浓度为0.17mg/L；镉离子浓度为0.15mg/L；铅离子去除率为98.22%，镉离子去除率为97.7%；
实施例2：
如图1所示，二级处理出水水质如下：Pb2+含量为2.0mg/L、Cd2+含量为1.5mg/L；
反渗透膜针对上述废水处理时，产水回收率为75%，反渗透浓水中，Pb2+含量为7.88mg/L、Cd2+含量为5.92mg/L，pH=7.9，取水样2L，加入1%的氢氧化钠溶液调节pH至9.5，期间转速调到100r/min，搅拌10分钟；转速调到50r/min，向水样中添加浓度为20g/L硫化钠沉淀剂20mL，反应15min；转速维持在50r/min，向水中加入浓度为4g/L硫酸亚铁20mL，作为去硫剂，反应15min；转速调到300r/min，加入浓度为1g/L的聚合氯化铝溶液20mL，搅拌30s，将转速调到100r/min，加入浓度为5g/L的助凝剂聚丙烯酰胺2mL，搅拌10min，转速调到50r/min，搅拌10min。静置沉淀30min，取上清液分析，结果如下：铅离子浓度为0.118mg/L；镉离子浓度为0.12mg/L；铅离子去除率为98.5%，镉离子去除率为98%。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.高效去除反渗透浓水中铅离子和镉离子的方法，其特征在于：依次包括以下步骤：
步骤一：加入NaOH溶液调节反渗透浓水的pH至9.5~10并搅拌；
步骤二：加入可溶性硫化物沉淀剂并反应；
步骤三：加入硫酸亚铁去硫剂并反应；
步骤四：加入铝盐混凝剂并反应；
步骤五：加入聚丙烯酰胺助凝剂并搅拌；
步骤六：静置沉淀，检测上清液中铅离子和镉离子的浓度。
2.根据权利要求1所述的高效去除反渗透浓水中铅离子和镉离子的方法，其特征在于：步骤一中的搅拌速度为至少50r/min，搅拌时间为至少10min。
3.根据权利要求1所述的高效去除反渗透浓水中铅离子和镉离子的方法，其特征在于：步骤二中的可溶性硫化物沉淀剂为Na2S或K2S，在待处理溶液中加入Na2S或K2S沉淀剂最佳浓度为200mg/L（以Na2S计），反应时间为15min，反应时需搅拌，搅拌速度为50r/min；可溶性硫化物沉淀剂用于使反渗透浓水中的铅离子和镉离子形成硫化铅沉淀和硫化镉沉淀。
4.根据权利要求1所述的高效去除反渗透浓水中铅离子和镉离子的方法，其特征在于：步骤三中的去硫剂为硫酸亚铁，在待处理溶液中加入硫酸亚铁最佳浓度为40mg/L，反应时间为15min，反应时需搅拌，搅拌速度为50r/min；硫酸亚铁去硫剂用于去除过量的可溶性硫化物中的硫离子。
5.根据权利要求1所述的高效去除反渗透浓水中铅离子和镉离子的方法，其特征在于：步骤四中的铝盐混凝剂为聚合氯化铝，待处理溶液中加入聚合氯化铝最佳浓度为10mg/L，反应时间为30s，反应时需搅拌，搅拌速度为300r/min；铝盐混凝剂水解后用于吸附反渗透浓水中的硫化铅沉淀和硫化镉沉淀，并且搅拌后粘结形成硬质团状矾花，铝盐混凝剂起到分离水中杂质的效果。
6.根据权利要求1所述的高效去除反渗透浓水中铅离子和镉离子的方法，其特征在于：步骤五中的聚丙烯酰胺助凝剂加入量为投加后使每升反渗透浓水中聚丙烯酰胺含量为5mg，加入聚丙烯酰胺助凝剂时的搅拌速度为100r/min，加入完毕后调整搅拌速度至50r/min，搅拌时间为10min；聚丙烯酰胺助凝剂用于加速反渗透浓水中的沉淀的沉降。
7.根据权利要求1所述的高效去除反渗透浓水中铅离子和镉离子的方法，其特征在于：步骤六中的静止沉淀时间为至少30min。
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