CN106587459B - 一种电镀清洗废水在线资源化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种电镀清洗废水在线资源化方法，主要包括清洗水在线回用、重金属在线资源化两部分。首先间歇式多级逆流清洗槽排出电镀清洗废水；经pH调整后，依次通过离子交换树脂和反渗透的浓缩分离，实现清洗水的在线回用；而离子交换树脂的再生液经过电解槽的光电催化系统作用，实现废水的破络和作用以及重金属离子的催化还原和在线资源化。本发明采用离子交换树脂组件、反渗透组件和光电催化组件的新型组合方式，不仅能够有效回用电镀清洗水，实现重金属离子的在线资源化，而且不需投加化学药剂，无二次污染物，大大降低了运行能耗和经济成本，具有良好的环境效益和经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及工业废水处理及资源回收技术领域，具体是涉及一种电镀清洗废水在线资源化方法。
背景技术
目前，电镀工业生产过程会排放大量的清洗废水，其中含有铬、镍、铜、锌等重金属离子、氢化物和各种有机物等有毒有害物质。含有毒有害物质的电镀废水如未进行妥善处置而直接排放，将会严重污染环境和水生生物的生存。常规的电镀清洗废水主要包括化学沉淀法、离子交换法、膜分离法等，虽然化学沉淀法能够有效去除电镀清洗废水中重金属离子，但仍会产生大量污泥，需要进一步专业处理，且未实现重金属资源的回收。单独的离子交换法和膜分离法只能部分实现重金属离子的回用，难以完全实现重金属的在线资源化。
发明内容
针对以上问题和不足，本发明提供一种电镀清洗废水在线资源化方法，将离子交换树脂组件、反渗透组件和在光电催化组件组合起来，同时实现电镀清洗水的在线回用和重金属的在线资源化。
本发明的技术方案是，一种电镀清洗废水在线资源化方法，包括以下步骤：
(1)间歇式多级逆流清洗：将电镀清洗废水经间歇式多级逆流清洗初步浓缩，浓缩至离子浓度为50-100mg/L；
(2)pH调整：将电镀清洗废水的pH调整至3-10；
(3)离子交换树脂处理：利用离子交换树脂特性，使电镀清洗废水中的离子(重金属离子)与树脂中的相应离子基团发生交换，得到再生液，离子交换树脂用硫酸溶液进行一次洗脱，洗脱吸附于离子交换树脂上的重金属离子，得到洗脱液Ⅰ，再用β-环糊精接枝壳聚糖与稀盐酸的混合液进行二次洗脱，得到洗脱液Ⅱ，最后用去离子水进行三次洗脱，得到洗脱液Ⅲ，将洗脱液Ⅰ、洗脱液Ⅱ、洗脱液Ⅲ与所述再生液合并，然后进入电解槽，实现重金属离子的回收；经过三次洗脱能够高效回收重金属；
(4)反渗透膜处理：经离子交换树脂处理后的废水加入柠檬酸溶液至含量为0.01％-0.1％，增压后进入反渗透膜进行反渗透提浓，提浓1-9倍，清水侧出水作为电镀清洗水在线回用，反渗透浓水侧出水返回离子交换树脂进行浓水循环；
(5)电解槽处理：利用高效光电催化装置对离子交换树脂的再生液进行处理，将电镀清洗废水pH值调节为4-9，电镀清洗废水中的有机物在阳极氧化，重金属在阴极还原沉积，所述阴极电位为Ec＝-0.9V—-1.5V，阳极电位为2-10V，实现废水的破络和作用以及重金属离子的催化还原和在线资源化。经过光电催化系统，将电镀清洗废水中的COD浓度降低至60mg/L以下，重金属离子浓度低于0.1mg/L，完全达到电镀废水排放标准。
进一步地，在上述方案中，步骤(1)所述的电镀清洗废水经间歇式逆流清洗初步浓缩离子浓度为80-100mg/L。
进一步地，在上述方案中，步骤(2)所述的电镀清洗废水的pH调整为4-7。
进一步地，在上述方案中，所述的间歇式多级逆流清洗为三级逆流清洗。
进一步地，在上述方案中，步骤5)所述的高效光电催化装置选用二氧化钛为光电极。电解槽处理基于光电催化技术，其依据在于利用二氧化钛在紫外光照下的光生空穴效应，直接氧化或产生羟基自由基氧化电镀清洗水中的有机物，同时使水中的络合态的重金属离子转变为游离态的重金属离子；游离态的金重属离子在外加电场的作用下迁移至阴极，并在阴极上还原沉积。通过光电催化过程可以实现电镀清洗水中有机物的高效去除和重金属的在线资源化。
进一步地，在上述方案中，步骤5)所述的高效光电催化装置选用紫外光为光源，电流密度为0.6-1.5mA/cm2。
进一步地，在上述方案中，所述的硫酸溶液的质量浓度为20-35％。
进一步地，在上述方案中，所述的β-环糊精接枝壳聚糖与稀盐酸的混合液中，壳聚糖占8-15％，盐酸占10-20％。
本发明的有益效果是：本发明采用离子交换树脂组件、反渗透组件和光电催化组件的新型组合方式，不仅能够有效回用电镀清洗水，实现重金属离子的在线资源化，而且不需投加化学药剂，无二次污染物，大大降低了运行能耗和经济成本，具有良好的环境效益和经济效益。
附图说明
图1是本发明的工艺流程示意图。
具体实施方式
实施例1
如图1所示的一种用于电镀清洗废水在线资源化的方法如图1所示，该方法包括以下步骤：
(1)间歇式多级逆流清洗：将电镀清洗废水经S1间歇式三级逆流清洗初步浓缩，浓缩至离子浓度为50mg/L；
(2)pH调整：经S2将电镀清洗废水的pH调整至3；
(3)离子交换树脂处理：利用离子交换树脂特性，经S3使电镀清洗废水中的离子(重金属离子)与树脂中的相应离子基团发生交换，经S7得到再生液，离子交换树脂用硫酸溶液进行一次洗脱，硫酸溶液的质量浓度为20％，洗脱吸附于离子交换树脂上的重金属离子，得到洗脱液Ⅰ，再用β-环糊精接枝壳聚糖与稀盐酸的混合液进行二次洗脱，β-环糊精接枝壳聚糖与稀盐酸的混合液中，壳聚糖占8％，盐酸占10％，得到洗脱液Ⅱ，最后用去离子水进行三次洗脱，得到洗脱液Ⅲ，将洗脱液Ⅰ、洗脱液Ⅱ、洗脱液Ⅲ与所述再生液合并，然后进入电解槽，实现重金属离子的回收；
(4)反渗透膜处理：经S4离子交换树脂处理后的废水加入柠檬酸溶液至含量为0.01％，增压后进入反渗透膜进行反渗透提浓，提浓1倍，清水侧出水经S6作为电镀清洗水在线回用，反渗透浓水侧出水经S5返回离子交换树脂进行浓水循环；
(5)电解槽处理：经S8利用高效光电催化装置对离子交换树脂的再生液进行处理，高效光电催化装置选用二氧化钛为光电极，选用紫外光为光源，电流密度为0.6mA/cm2，将电镀清洗废水pH值调节为4，电镀清洗废水中的有机物在阳极氧化，重金属在阴极还原沉积，所述阴极电位为Ec＝-0.9V，阳极电位为2V，实现废水的破络和作用以及重金属离子的催化还原和在线资源化。经过光电催化系统，将电镀清洗废水中的COD浓度降低至60mg/L以下，重金属离子浓度低于0.1mg/L，完全达到电镀废水排放标准。剩余废水通过S9返回反渗透膜进行下一个循环。经过多个循环处理后，可基本满足排放要求。
实施例2
如图1所示的一种用于电镀清洗废水在线资源化的方法如图1所示，该方法包括以下步骤：
(1)间歇式多级逆流清洗：将电镀清洗废水经S1间歇式三级逆流清洗初步浓缩，浓缩至离子浓度为80mg/L；
(2)pH调整：经S2将电镀清洗废水的pH调整至4；
(3)离子交换树脂处理：利用离子交换树脂特性，经S3使电镀清洗废水中的离子(重金属离子)与树脂中的相应离子基团发生交换，经S7得到再生液，离子交换树脂用硫酸溶液进行一次洗脱，硫酸溶液的质量浓度为25％，洗脱吸附于离子交换树脂上的重金属离子，得到洗脱液Ⅰ，再用β-环糊精接枝壳聚糖与稀盐酸的混合液进行二次洗脱，β-环糊精接枝壳聚糖与稀盐酸的混合液中，壳聚糖占10％，盐酸占13％，得到洗脱液Ⅱ，最后用去离子水进行三次洗脱，得到洗脱液Ⅲ，将洗脱液Ⅰ、洗脱液Ⅱ、洗脱液Ⅲ与所述再生液合并，然后进入电解槽，实现重金属离子的回收；
(4)反渗透膜处理：经S4离子交换树脂处理后的废水加入柠檬酸溶液至含量为0.03％，增压后进入反渗透膜进行反渗透提浓，提浓3倍，清水侧出水经S6作为电镀清洗水在线回用，反渗透浓水侧出水经S5返回离子交换树脂进行浓水循环；
(5)电解槽处理：经S8利用高效光电催化装置对离子交换树脂的再生液进行处理，高效光电催化装置选用二氧化钛为光电极，选用紫外光为光源，电流密度为0.8mA/cm2，将电镀清洗废水pH值调节为5，电镀清洗废水中的有机物在阳极氧化，重金属在阴极还原沉积，所述阴极电位为Ec＝-1.2V，阳极电位为6V，实现废水的破络和作用以及重金属离子的催化还原和在线资源化。经过光电催化系统，将电镀清洗废水中的COD浓度降低至60mg/L以下，重金属离子浓度低于0.1mg/L，完全达到电镀废水排放标准。剩余废水通过S9返回反渗透膜进行下一个循环。经过多个循环处理后，可基本满足排放要求。
实施例3
如图1所示的一种用于电镀清洗废水在线资源化的方法如图1所示，该方法包括以下步骤：
(1)间歇式多级逆流清洗：将电镀清洗废水经S1间歇式三级逆流清洗初步浓缩，浓缩至离子浓度为90mg/L；
(2)pH调整：经S2将电镀清洗废水的pH调整至7；
(3)离子交换树脂处理：利用离子交换树脂特性，经S3使电镀清洗废水中的离子(重金属离子)与树脂中的相应离子基团发生交换，经S7得到再生液，离子交换树脂用硫酸溶液进行一次洗脱，硫酸溶液的质量浓度为30％，洗脱吸附于离子交换树脂上的重金属离子，得到洗脱液Ⅰ，再用β-环糊精接枝壳聚糖与稀盐酸的混合液进行二次洗脱，β-环糊精接枝壳聚糖与稀盐酸的混合液中，壳聚糖占12％，盐酸占18％，得到洗脱液Ⅱ，最后用去离子水进行三次洗脱，得到洗脱液Ⅲ，将洗脱液Ⅰ、洗脱液Ⅱ、洗脱液Ⅲ与所述再生液合并，然后进入电解槽，实现重金属离子的回收；
(4)反渗透膜处理：经S4离子交换树脂处理后的废水加入柠檬酸溶液至含量为0.06％，增压后进入反渗透膜进行反渗透提浓，提浓7倍，清水侧出水经S6作为电镀清洗水在线回用，反渗透浓水侧出水经S5返回离子交换树脂进行浓水循环；
(5)电解槽处理：经S8利用高效光电催化装置对离子交换树脂的再生液进行处理，高效光电催化装置选用二氧化钛为光电极，选用紫外光为光源，电流密度为1.2mA/cm2，将电镀清洗废水pH值调节为8，电镀清洗废水中的有机物在阳极氧化，重金属在阴极还原沉积，所述阴极电位为Ec＝-1.4V，阳极电位为8V，实现废水的破络和作用以及重金属离子的催化还原和在线资源化。经过光电催化系统，将电镀清洗废水中的COD浓度降低至60mg/L以下，重金属离子浓度低于0.1mg/L，完全达到电镀废水排放标准。剩余废水通过S9返回反渗透膜进行下一个循环。经过多个循环处理后，可基本满足排放要求。
实施例4
如图1所示的一种用于电镀清洗废水在线资源化的方法如图1所示，该方法包括以下步骤：
(1)间歇式多级逆流清洗：将电镀清洗废水经S1间歇式三级逆流清洗初步浓缩，浓缩至离子浓度为100mg/L；
(2)pH调整：经S2将电镀清洗废水的pH调整至10；
(3)离子交换树脂处理：利用离子交换树脂特性，经S3使电镀清洗废水中的离子(重金属离子)与树脂中的相应离子基团发生交换，经S7得到再生液，离子交换树脂用硫酸溶液进行一次洗脱，硫酸溶液的质量浓度为35％，洗脱吸附于离子交换树脂上的重金属离子，得到洗脱液Ⅰ，再用β-环糊精接枝壳聚糖与稀盐酸的混合液进行二次洗脱，β-环糊精接枝壳聚糖与稀盐酸的混合液中，壳聚糖占15％，盐酸占20％，得到洗脱液Ⅱ，最后用去离子水进行三次洗脱，得到洗脱液Ⅲ，将洗脱液Ⅰ、洗脱液Ⅱ、洗脱液Ⅲ与所述再生液合并，然后进入电解槽，实现重金属离子的回收；
(4)反渗透膜处理：经S4离子交换树脂处理后的废水加入柠檬酸溶液至含量为0.1％，增压后进入反渗透膜进行反渗透提浓，提浓9倍，清水侧出水经S6作为电镀清洗水在线回用，反渗透浓水侧出水经S5返回离子交换树脂进行浓水循环；
(5)电解槽处理：经S8利用高效光电催化装置对离子交换树脂的再生液进行处理，高效光电催化装置选用二氧化钛为光电极，选用紫外光为光源，电流密度为1.5mA/cm2，将电镀清洗废水pH值调节为9，电镀清洗废水中的有机物在阳极氧化，重金属在阴极还原沉积，所述阴极电位为Ec＝-1.5V，阳极电位为10V，实现废水的破络和作用以及重金属离子的催化还原和在线资源化。经过光电催化系统，将电镀清洗废水中的COD浓度降低至60mg/L以下，重金属离子浓度低于0.1mg/L，完全达到电镀废水排放标准。剩余废水通过S9返回反渗透膜进行下一个循环。经过多个循环处理后，可基本满足排放要求。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (1)
1.一种电镀清洗废水在线资源化方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)间歇式多级逆流清洗：将电镀清洗废水经间歇式多级逆流清洗初步浓缩，浓缩至离子浓度为50-100mg/L；
(2)pH调整：将电镀清洗废水的pH调整至3-10；
(3)离子交换树脂处理：利用离子交换树脂特性，使电镀清洗废水中的重金属离子与树脂中的相应离子基团发生交换，得到再生液，离子交换树脂用硫酸溶液进行一次洗脱，洗脱吸附于离子交换树脂上的重金属离子，得到洗脱液Ⅰ，再用β-环糊精接枝壳聚糖与稀盐酸的混合液进行二次洗脱，得到洗脱液Ⅱ，最后用去离子水进行三次洗脱，得到洗脱液Ⅲ，将洗脱液Ⅰ、洗脱液Ⅱ、洗脱液Ⅲ与所述再生液合并，然后进入电解槽，实现重金属离子的回收；
(4)反渗透膜处理：经离子交换树脂处理后的废水加入柠檬酸溶液至含量为0.01％-0.1％，增压后进入反渗透膜进行反渗透提浓，提浓1-9倍，清水侧出水作为电镀清洗水在线回用，反渗透浓水侧出水返回离子交换树脂进行浓水循环；
(5)电解槽处理：利用高效光电催化装置对离子交换树脂的再生液进行处理，将电镀漂洗水pH值调节为4-9，电镀漂洗水中的有机物在阳极氧化，重金属在阴极还原沉积，实现废水的破络和作用以及重金属离子的催化还原和在线资源化；
步骤5)所述的高效光电催化装置选用二氧化钛为光电极，电解槽处理基于光电催化技术，其依据在于利用二氧化钛在紫外光照下的光生空穴效应，直接氧化或产生羟基自由基氧化电镀清洗水中的有机物，同时使水中的络合态的重金属离子转变为游离态的重金属离子；游离态的金重属离子在外加电场的作用下迁移至阴极，并在阴极上还原沉积；通过光电催化过程可以实现电镀清洗水中有机物的高效去除和重金属的在线资源化；
步骤5)所述的高效光电催化装置选用紫外光为光源；
所述的硫酸溶液的质量浓度为20-35％；
所述的β-环糊精接枝壳聚糖与稀盐酸的混合液中，壳聚糖占8-15％，盐酸占10-20％；
所述的间歇式多级逆流清洗为三级逆流清洗。
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