CN103755076B - 一种稀土工业废水除重金属的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种稀土工业废水除重金属的方法,利用功能纳米材料为吸附剂,通过化学吸附作用,深度处理稀土工业废水中的氯、钠、钙及重金属等离子;功能纳米材料指带有功能基团(如硫酸基、硫基、胺基、羧酸基、磷酸基等)的纳米材料,纳米材料颗粒大小在0.5-3微米之间。本发明可深度处理高氯、高氯、高钠、高钙重金属废水,使得处理后的稀土工艺废水中重金属含量≤0.01mg/L,达到《稀土工业污染物排放标准》中2014年标准。
Description
技术领域
本发明涉及一种稀土工业废水除重金属的方法。
背景技术
稀土主要是指化学元素周期表中镧系元素——镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu),以及与镧系的15个元素密切相关的元素钇(Y)共15种元素,称为稀土元素。
稀土生产分离工艺流程为:混合稀土原矿在酸溶槽中加水和盐酸进行搅拌溶解,溶液过滤后得到滤液和滤渣。滤液直接泵入萃取槽,在萃取分离体系中进行轻、中、重稀土元素的分组和分离,得到单一稀土料液,再用草酸或碳酸氢钠或碳酸钠沉淀单一稀土,沉淀后的稀土盐类经过洗涤、过滤、灼烧后,得到单一稀土氧化物产品。
根据生产统计,由于南方离子型稀土矿中含有微量的重金属元素铅等,在酸溶的过程中,重金属离子形成溶液进入萃取分离体系。因此,在稀土分离生产过程中,会产生大量含高氯、高钠、高钙、重金属离子等离子的含乳化油或浮油的废水。
生产废水具体情况如下表:
国家环境保护部于2011年颁布了《稀土工业污染物排放标准》(GB26451-2011),规定了稀土工业企业水污染物排放限值,对稀土生产分离废水处理提出了严格要求,具体要求如下:
根据中华人民共和国国家标准(GB 26451-2011)《稀土工业污染物排放标准》中4.1.1要求: 自 2012 年 1 月 1 日起至 2013 年 12 月 31 日止,现有企业执行表1规定的水污染物排放限值。
表1 现有企业水污染物排放浓度限值及单位产品基准排水量
单位:mg/L(pH除外)
根据中华人民共和国国家标准(GB 26451-2011)《稀土工业污染物排放标准》中4.1.2要求:自 2014 年 1 月 1 日起,新建企业执行表 2 规定的水污染物排放限值。
表2 新建企业水污染物排放浓度限值及单位产品基准排水量
单位:mg/L(pH除外)
因此,寻找适宜的稀土生产废水处理技术及处理工艺流程,有效处理稀土生产废水,具有重要的意义。
根据文献及相关专利,目前处理废水中的重金属,主要采用以下几种方式:
发明内容
本发明的目的在于提供一种稀土工业废水除重金属的方法,以实现深度处理高氯、高氯、高钠、高钙重金属废水。
为了达成上述目的,本发明的解决方案是:
一种稀土工业废水除重金属的方法,利用功能纳米材料为吸附剂,通过化学吸附作用,深度处理稀土工业废水中的氯、钠、钙及重金属等离子;
功能纳米材料指带有特定功能基团(如硫酸基、硫基、胺基、羧酸基、磷酸基等)的纳米材料,纳米材料颗粒大小在0.5-3微米之间。
所述功能纳米材料是由Na+、K+、NH4 +、Mg2+、Ca2+、Mn2+、Fe3+和Al3+中两种或两种以上的阳离子,通过与SO4 2-、S2-、P04 3-、OH-、HP04 2-、HCO3 -、CO3 2-和COO-中两种或两种以上的阴离子,通过共沉淀化学方法举行合成并陈化,并在助凝剂的条件下絮凝沉淀得到,最后通过抽滤、真空晾干得到功能纳米材料粉末。
所述共沉淀化学方法举行合成的条件是:pH值4-8,温度为30-80摄氏度,搅拌速度控制在80-200转/分钟。
所述助凝剂为聚丙烯酰胺、聚合氯化铝、聚丙烯酸钠、淀粉、硫酸亚铁和三氯化铁中的一种或两种。
所述稀土工业废水先输送到中和反应槽,中和反应槽中加入石灰和PAM(聚丙烯酰胺),中和反应后,反应液过滤,得到泥渣和滤液,滤液中加入功能纳米材料,化学吸附后,再过滤,滤液直接外排。
采用上述方案后,本发明利用功能纳米材料为原料,深度处理高氯、高氯、高钠、高钙重金属废水,使得处理后的稀土工艺废水中重金属含量≤0.01mg/L,达到《稀土工业污染物排放标准》中2014年标准。
附图说明
图1是本发明的处理工艺流程图。
具体实施方式
如图1所示,本发明揭示的一种稀土工业废水除重金属的方法,所述稀土工业废水先输送到中和反应槽,中和反应槽中加入石灰和PAM(聚丙烯酰胺),中和反应后,反应液过滤,得到泥渣和滤液,滤液中加入功能纳米材料作为吸附剂,化学吸附后,再过滤,滤液直接外排。
其中,功能纳米材料指带有特定功能基团(如硫酸基、硫基、胺基、羧酸基、磷酸基等)的纳米材料,纳米材料颗粒大小在0.5-3微米之间。功能纳米材料是由Na+、K+、NH4 +、Mg2+、Ca2+、Mn2+、Fe3+和Al3+中两种或两种以上的阳离子,通过与SO4 2-、S2-、P04 3-、OH-、HP04 2-、HCO3 -、CO3 2-和COO-中两种或两种以上的阴离子,通过共沉淀化学方法举行合成并陈化,并在助凝剂(聚丙烯酰胺、聚合氯化铝、聚丙烯酸钠、淀粉、硫酸亚铁和三氯化铁中的一种或两种)的条件下絮凝沉淀得到,最后通过抽滤、真空晾干得到功能纳米材料粉末。共沉淀化学方法举行合成的条件是:pH值4-8,温度为30-80摄氏度,搅拌速度控制在80-200转/分钟。
功能纳米材料合成实例如下:
实施例1
配置含H+、Na+、K+、NH4 +、Mg2+、Ca2+、Mn2+、Fe3+、Al3+两种或两种以上阳离子的溶液,溶液阳离子浓度为0.2-0.5mol/L,H+溶度为0.03-0.1mol/L的溶液400ml;同时配置含有SO4 2-、S2-、P04 3-、OH-、HP04 2-、HCO3 -、CO3 2-、Cl-、COO-、NO3 -两种或两种以上阴离子的溶液800ml,溶液阴离子浓度为0.2-0.5mol/L。取200ml-600ml的去离子水于2L的烧杯中,开启加热和搅拌,温度控制在30-80摄氏度,搅拌速度控制在80-200转/分钟的条件下,将阳离子溶液与阴离子溶液并流沉淀,沉淀时间控制在4-10分钟完成。反应完后,继续搅拌30分钟,并加入3‰的聚丙烯酰胺、聚合氯化铝、聚丙烯酸钠、淀粉、硫酸亚铁、三氯化铁其中一种或两种10ml。过滤取出,并于真空条件下烘干1-3小时,得到功能纳米材料。检测粒度,得到粒度为0.8微米功能纳米材料。
实施例2
配置含Na+、K+、Mg2+、Ca2+、Mn2+、Al3+两种或两种以上阳离子的溶液,溶液阳离子浓度为0.5-1.0mol/L,H+溶度为0.1-0.2mol/L的溶液800ml;同时配置含有SO4 2-、S2-、P04 3-、OH-、HCO3 -、CO3 2-、COO-两种或两种以上阴离子的溶液200ml,溶液阴离子浓度为0.5-1mol/L。取400ml-800ml的去离子水于5L的烧杯中,开启加热和搅拌,温度控制在50-80摄氏度,搅拌速度控制在80-200转/分钟的条件下,将阳离子溶液与阴离子溶液并流沉淀,沉淀时间控制在8-25分钟完成。反应完后,继续搅拌1分钟,并加入3‰的聚丙烯酰胺、聚合氯化铝、聚丙烯酸钠、淀粉、硫酸亚铁、三氯化铁其中一种或两种10ml。过滤取出,并于真空条件下烘干2-5小时,得到功能纳米材料。检测粒度,得到粒度为3.2微米功能纳米材料。
将合成后的功能纳米材料运用于生产废水,实施例如下:
实施例1
生产废水检测情况如下:
生产废水经过纳米材料吸附后,废水重金属情况为:
实施例2
生产废水检测情况如下:
生产废水经过纳米材料吸附后,废水重金属情况为:
实施例3
生产废水检测情况如下:
生产废水经过纳米材料吸附后,废水重金属情况为:
Claims (4)
1.一种稀土工业废水除重金属的方法,其特征在于:利用功能纳米材料为吸附剂,通过化学吸附作用,深度处理稀土工业废水中的氯离子、钠离子、钙离子及重金属离子;
功能纳米材料是由Na+、K+、NH4 +、Mg2+、Ca2+、Mn2+、Fe3+和Al3+中两种或两种以上的阳离子,通过与SO4 2-、S2-、P04 3-、OH-、HP04 2-、HCO3 -、CO3 2-和COO-中两种或两种以上的阴离子,通过共沉淀化学方法举行合成并陈化,并在助凝剂的条件下絮凝沉淀得到,最后通过抽滤、真空晾干得到功能纳米材料粉末;
功能纳米材料指带有功能基团的纳米材料,纳米材料颗粒大小在0.5-3微米之间。
2.如权利要求1所述的一种稀土工业废水除重金属的方法,其特征在于:共沉淀化学方法举行合成的条件是:pH值4-8,温度为30-80摄氏度,搅拌速度控制在80-200转/分钟。
3.如权利要求1所述的一种稀土工业废水除重金属的方法,其特征在于:助凝剂为聚丙烯酰胺、聚合氯化铝、聚丙烯酸钠、淀粉、硫酸亚铁和三氯化铁中的一种或两种。
4.如权利要求1所述的一种稀土工业废水除重金属的方法,其特征在于:稀土工业废水先输送到中和反应槽,中和反应槽中加入石灰和PAM,中和反应后,反应液过滤,得到泥渣和滤液,滤液中加入功能纳米材料,化学吸附后,再过滤,滤液直接外排。
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