CN104326544A - 回收胶团强化超滤浓缩液中表面活性剂和重金属离子的方法 - Google Patents

Abstract

一种回收胶团强化超滤浓缩液中表面活性剂和重金属离子的方法，包括以下步骤：将胶团强化超滤处理重金属废水过程中产生的浓缩液作为进料液，静置；然后加入螯合剂，用酸或碱调节PH值，并控制螯合剂用量与重金属离子量的摩尔比值，搅拌均匀静置后，进行超滤。本发明综合考虑重金属离子和SDBS的回收率，较适宜的分离回收条件是当δ＝2且pH＝3.57时，Cd²⁺回收率可达65.2％，SDBS的回收率可达55.1％。本发明不仅可显著提高MEUF浓缩液中表面活性剂和重金属离子回收效率，而且可降低回收成本、降低环境的二次污染，具有良好的社会经济效益和环境效益。

Description

回收胶团强化超滤浓缩液中表面活性剂和重金属离子的方法

技术领域

本发明涉及一种回收浓缩液中表面活性剂和重金属离子的方法，具体涉及一种回收胶团强化超滤(MEUF)浓缩液中表面活性剂和重金属离子的方法。

背景技术

胶团强化超滤(MEUF)是基于表面活性剂独特的双亲分子结构特性，利用表面活性剂和超滤技术相结合，用以处理低浓度的金属离子的新方法。重金属离子废水经MEUF处理后，分为渗透液和浓缩液。其中，渗透液中就只含有极少量未被胶团吸附或增容的金属离子和一定浓度的表面活性剂单体，可直接排放或循环使用。而浓缩液中则含有高浓度的重金属离子和表面活性剂，需要进一步处理，使得重金属能得以回收，表面活性剂能得以回用，以免造成二次污染。

目前，国内尚鲜见有关回收MEUF浓缩液中表面活性剂和重金属离子的报道，国外也处于初级阶段。之前大部分研究采用沉淀法，比如：利用加碱沉淀法或反离子沉淀法对浓缩液中表面活性剂回收，还有利用电解质将浓缩废液中的金属离子沉淀，或是降温沉淀其中的表面活性剂胶团。但是这些方法产生的重金属和表面活性剂的混合沉淀物的分离存在困难，回收率较低，对胶团分子有一定的破坏，回收后的胶团再利用远不及第一次的效果。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种利用螯合剂对MEUF浓缩液中表面活性剂和重金属离子进行分离回收的方法，可显著提高MEUF浓缩液中表面活性剂和重金属离子回收效率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种回收胶团强化超滤浓缩液中表面活性剂和重金属离子的方法，包括以下步骤：

(1)将胶团强化超滤处理重金属废水过程中产生的浓缩液作为进料液，静置20～40min；

(2)然后加入螯合剂，用酸或碱调节PH值在2.5～10之间，并控制螯合剂与重金属离子的摩尔浓度比在0.2～10之间，搅拌均匀静置2～4h后，进行超滤。

进一步，步骤(1)中，所述浓缩液中Cd²⁺的浓度为20～50mg/Lmg/L，十二烷基苯磺酸钠(SDBS)的浓度为1.5CMC～3.0CMC，所述静置时间为30min。

进一步，步骤(2)中，所述PH为2～4，螯合剂与重金属离子的摩尔浓度比1～3，搅拌均匀静置3h。

进一步，步骤(2)中，所述PH为3.75，螯合剂与重金属离子的摩尔浓度比2。

进一步，步骤(2)中，所述螯合试剂为乙二胺四乙酸(EDTA)。

进一步，步骤(2)中，所述酸为硝酸；所述碱为氢氧化钠。

本发明利用螯合剂能与重金属离子强力螯合，去除重金属效果好，可以节省螯合剂的添加量；而且螯合剂是高分子制剂，与金属离子能产生良好的絮凝体，絮凝效果佳，在回收胶团强化超滤浓缩液中表面活性剂和重金属离子过程中不需要添加絮凝剂助凝，螯合剂自身就可以到到很好的絮凝沉淀效果，可这样可以节约絮凝剂和省去了添加絮凝剂的处理程序，减少了处理成本和工序，是非常经济的处理方法；同时螯合剂的PH适用范围宽，当浓缩液的PH＝3.75时，不需要用酸或碱调节，使得工序简单，易于控制。

本发明之回收胶团强化超滤浓缩液中表面活性剂和重金属离子的方法，综合考虑重金属离子和SDBS的回收率，较适宜的分离回收条件是当δ＝2且pH＝3.57时，Cd²⁺回收率可达65.2％，SDBS的回收率可达55.1％。本发明不仅可显著提高MEUF浓缩液中表面活性剂和重金属离子回收效率，而且可降低回收成本、降低环境的二次污染，具有良好的社会经济效益和环境效益。

附图说明

图1不同螯合剂对Cd²⁺回收率的比较。

图2δ值对SDBS回收率的影响。

图3EDTA在pH 2～10条件下Cd²⁺的回收率。

图4EDTA在pH为2～10条件下SDBS的回收率。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步加以说明。

实施例1

模拟3L浓缩液废水使Cd²⁺的浓度为30mg/L，十二烷基苯磺酸钠(SDBS)的浓度为600mg/L(1.5CMC)，作为进料液，静置30min使Cd²⁺在SDBS胶团上吸附，再加入螯合剂，调节pH值，搅拌均匀静置3h后进行超滤，浓缩液全部超滤完后，对超滤后的渗透液和浓缩液取样，然后测定其中的SDBS和Cd²⁺的浓度。其中，螯合剂回收时，分别加入不同量的乙二胺四乙酸(EDTA)，使其与Cd²⁺摩尔浓度比δ分别为0.2、0.5、0.8、1、2、4、6、8、10，研究δ对SDBS和Cd²⁺回收率的影响，选择最佳δ值，然后按照最佳δ值配置进料液，分别用3mol/L的HNO₃或3mol/L NaOH溶液将其进料液pH值调至2.5、3、3.5、4、5、6、8、10，pH值不控制时为3.57，分析pH值对SDBS和Cd²⁺回收效果的影响，选出最适宜的pH值。

分析方法：采用分析波长228.8nm的火焰原子吸收法测定Cd²⁺，火焰类型均为乙炔-空气；采用5个浓度梯度(0、1、3、5、10mg/L)的标准溶液用于仪器中自动绘制标准曲线，其相关系数均在0.9999左右，确保测试结果的准确性。

计算：δ是指螯合剂(EDTA)用量与重金属离子量的摩尔比值，计算公式如下：

$\mathrm{\δ}=\frac{C_{f,\mathrm{EDTA}}\×N_M}{C_{f,M}\×N_{\mathrm{EDTA}}}$

其中，C_f，EDTA为EDTA浓度(mg/L)；C_f，M为重金属离子浓度(mg/L)；N_M为重金属摩尔质量(g/mol)；N_EDTA为EDTA摩尔质量(g/mol)。

由图1可见，加入了EDTA后，进料液中Cd²⁺回收率明显高于投加柠檬酸时进料液中Cd²⁺回收率。当EDTA与Cd²⁺的摩尔浓度比δ从0增大到2时，Cd²⁺的回收率急剧升高，其回收率由0.11％迅速增大到65.2％，增大幅度高达65％，Cd²⁺的回收率与δ值基本呈线性变化。

由图2可见，随着EDTA与Cd²⁺的摩尔浓度比δ值的增大，进料液中SDBS的回收率逐渐升高。当δ由0.2逐步增大到10时，SDBS的回收率由46％升高到67.6％；当δ＝2时，SDBS的回收率为55.1％。

由图3可见，当加入EDTA的量与Cd²⁺摩尔浓度比δ值为2时，pH由2升高到3.57时，Cd²⁺的回收率逐渐升高，其回收率由57.4％增大到65.2％，增大幅度达6.8％。当pH由3.57不断升高到10时，Cd²⁺的回收率瞬间降低然后趋于平缓，Cd²⁺的回收率由65.2％降低到50.7％，降低幅度为14.5％。

由图4可见，当加入EDTA的量与Cd²⁺摩尔浓度比δ值为2时，分别用HNO₃或NaOH溶液调节pH值，pH值不控制为3.57，研究SDBS回收率的变化。当进料液的pH由2增加到4时，SDBS回收率逐渐降低其回收率由71.42％降低到35.67％。当pH＞4时，SDBS的回收率变化不大。

为了减少EDTA的用量，降低调节溶液pH方面的工艺经济成本，综合考虑重金属离子和SDBS的回收率，溶液的pH＝3.57同时δ＝2时，为较适宜的分离回收条件。

Claims (8)

1.一种回收胶团强化超滤浓缩液中表面活性剂和重金属离子的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将胶团强化超滤处理重金属废水过程中产生的浓缩液作为进料液，静置20～40min；

(2)然后加入螯合剂，用酸或碱调节PH值在2.5～10之间，并控制所述螯合剂用量与重金属离子量的摩尔比值δ在0.2～10之间，搅拌均匀静置2～4h后，进行超滤。

2.根据权利要求1所述的回收胶团强化超滤浓缩液中表面活性剂和重金属离子的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述浓缩液中Cd²⁺的浓度为20～50mg/Lmg/L，十二烷基苯磺酸钠(SDBS)的浓度为1.5CMC～3.0CMC，所述静置时间为30min。

3.根据权利要求1或2所述的回收胶团强化超滤浓缩液中表面活性剂和重金属离子的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述PH为2～4，所述螯合剂用量与重金属离子量的摩尔比值δ＝1～3，搅拌均匀静置3h。

4.根据权利要求3所述的回收胶团强化超滤浓缩液中表面活性剂和重金属离子的方法，其特征在于，所述PH为3.75，所述螯合剂用量与重金属离子量的摩尔比值δ＝2。

5.根据权利要求1或2所述的回收胶团强化超滤浓缩液中表面活性剂和重金属离子的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述螯合试剂为乙二胺四乙酸(EDTA)。

6.根据权利要求4所述的回收胶团强化超滤浓缩液中表面活性剂和重金属离子的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述螯合试剂为乙二胺四乙酸(EDTA)。

7.根据权利要求1或2所述的回收胶团强化超滤浓缩液中表面活性剂和重金属离子的方法，其特征在于，所述酸为硝酸；所述碱为氢氧化钠。

8.根据权利要求3所述的回收胶团强化超滤浓缩液中表面活性剂和重金属离子的方法，其特征在于，所述酸为硝酸；所述碱为氢氧化钠。