CN106608696A - 一种基于edi和络合剂的选择性分离重金属离子的方法 - Google Patents

一种基于edi和络合剂的选择性分离重金属离子的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106608696A
CN106608696A CN201510705220.9A CN201510705220A CN106608696A CN 106608696 A CN106608696 A CN 106608696A CN 201510705220 A CN201510705220 A CN 201510705220A CN 106608696 A CN106608696 A CN 106608696A
Authority
CN
China
Prior art keywords
heavy metal
solution
edi
chelating agent
metal ion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201510705220.9A
Other languages
English (en)
Inventor
刘玥
雷航
管山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tianjin Polytechnic University
Original Assignee
Tianjin Polytechnic University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tianjin Polytechnic University filed Critical Tianjin Polytechnic University
Priority to CN201510705220.9A priority Critical patent/CN106608696A/zh
Publication of CN106608696A publication Critical patent/CN106608696A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F9/00—Multistage treatment of water, waste water or sewage
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/46—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
    • C02F1/469—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrochemical separation, e.g. by electro-osmosis, electrodialysis, electrophoresis
    • C02F1/4691—Capacitive deionisation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/52—Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/66—Treatment of water, waste water, or sewage by neutralisation; pH adjustment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00—Nature of the contaminant
    • C02F2101/10—Inorganic compounds
    • C02F2101/20—Heavy metals or heavy metal compounds

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)

Abstract

本发明涉及一种利用EDI与络合剂选择性分离重金属离子的方法，特别是选择性分离二元混合重金属离子溶液的方法。首先，在重金属混合液中加入络合剂，使络合剂与混合液中的重金属离子充分络合，然后调节pH值。最后经过EDI过程将混合重金属离子进行选择性分离，得到较高的分离比，实现将溶液中某一重金属离子的浓缩与回收。

Description

一种基于EDI和络合剂的选择性分离重金属离子的方法
技术领域
本发明涉及一种利用EDI和络合剂选择性分离重金属离子的方法，更具体的说是属于重金属废水处理技术领域。
背景技术
随着人类生活范围的扩大和工业化的发展，生活污水和工业废水排放量不断增加，许多重金属离子进入土壤和水源中，对生态环境造成严重危害。工业废水中的组分种类很复杂，含有多种重金属离子，如Cu2+、Zn2+、Ni2+、Fe2+、Co2+等的阳离子，或CrO4 2-、Cr2O7 2-、Cu(CN)4 3-等的阴离子。由于重金属离子之间性质的相似性，重金属的分离与回收是当前重金属废水处理领域所面临的一个重要的问题。
当前针对含重金属废水的处理方法，主要包括物理处理法、化学沉淀法、电解法、生物处理法和膜分离法等。
物理处理法是利用物理分离作用来处理废水中的悬浮物。常见的物理处理法有蒸发浓缩法和吸附法等。在处理高浓度的含有铜、铬、镍、等重金属离子的废水时，蒸发浓缩法取得了较广泛的应用。这种方法在分离性质相似的的混合重金属废水存在缺陷，一般与其他方法结合使用。吸附法是利用多孔吸附性材料对废水中的重金属离子进行吸附处理。但由于其寿命短、吸附量不足且吸附速率慢等缺点，在废水处理的应用中受到了一定的限制。
化学沉淀法一般先采用氧化剂与重金属离子发生氧化还原反应，然后向废液中加入沉淀剂，如氢氧化钠、硫化物等，可与重金属离子反应产生特殊的沉淀物质。最后将溶液的pH值调节为碱性，以沉淀的形式将重金属离子去除。该方法在去除废水中的重金属的同时可以中和过多的酸，减少对环境的腐蚀，但药剂消耗量较大，成本高，部分处理后的重金属含量未能达到国家污染物的排放标准。
电解法是利用金属离子与电极之间的电化学反应，使得废水中的重金属离子浓度减小，以此来消除重金属毒性的方法。此方法电能消耗量高，处理量小，成本远大于收益。
生物处理法是培养特殊的微生物，通过吸附、酶转化或络合等作用来处理废水中的重金属离子。生物处理法在处理重金属废水方面是一种很有潜力的技术，然而反应效率低，生产成本高以及废水难以回收等问题仍亟待解决。
膜分离法是利用某种特殊功能的膜材料，通过施加外动力来实现固体颗粒或小分子的分离。膜分离法能有效的分离和回收贵重金属，并且具有较高的分离效率和较低的能耗需求。
电去离子(Electrodeionization，EDI)是一种将离子交换与电渗析(ED)相结合的新型分离技术，是在直流电场的作用下实现连续深度脱盐的过程。既克服了电渗析不能处理低浓度溶液的缺点，又利用电渗析极化过程水解离所产生的H+和OH-对离子交换树脂进行电化学再生，避免了离子交换法的二次污染，是一种操作适应性强，设备成本低廉，且可以连续在线生产的水处理技术，目前在纯水制备的领域已经得到了广泛的应用。EDI过程利用电脱附代替了传统的酸碱脱附，通过与络合剂等的结合可以将一些性质相似的重金属离子区分开来，并且进行选择性的分离。此外，EDI拥有较高的浓淡水浓度差这一技术特征，可连续地浓缩低浓度的重金属溶液，在低浓度重金属废水处理方面具有良好的发展前景。
发明内容
本发明的目的在于提供一种操作方便，成本低廉，效果显著的选择性分离混合重金属离子的方法。
本发明提出了一种选择性分离混合重金属离子溶液的方法，该方法是在EDI过程的基础上，通过加入络合剂来提高混合重金属离子的分离比，来实现对某一种特定金属的分离与回收。
本发明采用的技术方案包括以下步骤：对于一定浓度的重金属离子的混合溶液，加入适量的络合剂，通过加酸进行pH值的调节，使络合剂与溶液中的重金属离子充分络合，形成稳定的络合物，增加性质相似的重金属离子之间的区分度。在泵的输送下，溶液一次性通过EDI膜堆。在直流电场的作用下，离子在沿着树脂形成的传输通道迁移至离子交换膜表面，然后透过离子交换膜进入浓缩室，根据离子之间的淌度以及形成络合物价态的不同，选择性地将混合重金属离子进行分离，从而实现将溶液中某种金属离子的浓缩与回收。
本发明采用以上技术方案有益的效果是：工艺简单，设备成本低廉，实用性强。对于一种特定的金属离子具有很好的分离效果，并且能达到较高的浓缩倍数。
附图说明
为了让本发明的目的、特征和有点能够更加浅显易懂，将采用附图的形式对本发明进行更加详细的说明，其中：
图1是本发明一实施例的处理流程图。
图2是本发明一实施例的处理设备图。
图中：1.阳极室；2.浓缩室；3.淡化室；4.浓缩室；5.阴极室；6.极水罐；7.原水罐；8.浓水罐；9.磁力泵；10.转子流量计；11.阀门
具体实施方式
图1为本发明一实施例的处理流程图。参照图1所示，流程如下：配制一定浓度的重金属离子的混合溶液，加入适量的络合剂，通过加酸进行pH值的调节，搅拌2-5分钟，使络合剂与溶液中的重金属离子充分络合，形成稳定的络合物。溶液一次性通过EDI膜堆，在直流电场的作用下，离子在沿着树脂形成的传输通道迁移至离子交换膜表面，然后透过离子交换膜进入浓缩室，根据离子之间淌度以及形成络合物价态的不同，选择性地将混合重金属离子分离。最后从浓水出口处取样，对重金属自理的浓度进行检测。
在本发明的一实施例中，采用附图2所示的EDI膜堆，膜堆主要由5个部分组成：阳极室、阴极室、淡化室以及连个浓缩室。这些隔室分别被2个膜对隔开，有效膜面积为21cm2。膜堆处理含有浓度均为0.5mg/L的Cu2+和Co2+的二元混合溶液。电极水采用pH＝2的硫酸溶液，流量为15mL/min，由阴极室流向阳极室，然后被排出；原水一次性通过淡化室，脱除重金属离子后被排放，原水流量为60mL/min；采用浓水循环操作，初始循环液为pH＝2的硫酸溶液，循环流量为10mL/min，体积为15mL。阳极与阴极室内分别填充100％的阳离子和阴离子交换树脂。淡化室按照阳离子与阴离子交换树脂60∶40(体积)的比例完全混合后进行填充。浓缩室的其内设有丝网构成水流通道。
在装有26L去离子水的原水槽中各加入13mL的浓度为1000mg/L的铜和钴离子溶液，将原水配制成浓度为0.5mg/L的铜离子和钴离子的二元重金属混合液。向溶液中加入15mL的浓度为10g/L的络合剂EDTA，保证EDTA与溶液中的铜离子和钴离子充分络合。待混合均匀后向原水中加入稀硫酸将pH值调节至5以下，搅拌2-5min。在工作电流为200mA的条件下，溶液经EDI膜堆处理，2h后对浓水中的离子浓度进行检测。
经检测，分离后溶液中的铜离子和钴离子的分离比可达到37.92。

Claims (3)

1.一种利用EDI与络合剂选择性分离混合重金属离子的方法，其特征在于：重金属离子混合液在经过EDI过程处理之前添加络合剂，使重金属离子与络合剂形成稳定的络合物，调节溶液的pH值，搅拌均匀，然后在泵的作用下，将溶液输送至EDI膜堆中，进行选择性分离。
2.按照权利要求1所述的过程，其特征在于：络合剂可采用EDTA、DTPA和HEDP等。在溶液中加入充足的络合剂，保证络合剂与溶液中的金属离子完全络合，形成稳定的络合物。
3.按照权利要求1所述的过程，其特征在于：将重金属离子混合溶液的pH值调节至5以下。
CN201510705220.9A 2015-10-26 2015-10-26 一种基于edi和络合剂的选择性分离重金属离子的方法 Pending CN106608696A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510705220.9A CN106608696A (zh) 2015-10-26 2015-10-26 一种基于edi和络合剂的选择性分离重金属离子的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510705220.9A CN106608696A (zh) 2015-10-26 2015-10-26 一种基于edi和络合剂的选择性分离重金属离子的方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN106608696A true CN106608696A (zh) 2017-05-03

Family

ID=58615280

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510705220.9A Pending CN106608696A (zh) 2015-10-26 2015-10-26 一种基于edi和络合剂的选择性分离重金属离子的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106608696A (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107381730A (zh) * 2017-09-04 2017-11-24 河海大学 一种减缓膜电容去离子系统中膜污染的方法
CN109467167A (zh) * 2018-10-30 2019-03-15 上海大学 一种去除不锈钢酸洗废水中重金属的方法
CN112601840A (zh) * 2018-08-28 2021-04-02 学校法人工学院大学 金属膜形成用组合物的制造方法、金属膜的制造方法、金属膜、金属膜层叠体和金属膜形成用组合物的制造装置
CN115072846A (zh) * 2022-07-20 2022-09-20 中国科学院赣江创新研究院 一种利用电驱动及修饰膜去除工业废水中重金属离子的方法

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107381730A (zh) * 2017-09-04 2017-11-24 河海大学 一种减缓膜电容去离子系统中膜污染的方法
CN112601840A (zh) * 2018-08-28 2021-04-02 学校法人工学院大学 金属膜形成用组合物的制造方法、金属膜的制造方法、金属膜、金属膜层叠体和金属膜形成用组合物的制造装置
CN112601840B (zh) * 2018-08-28 2023-10-31 学校法人工学院大学 金属膜形成用组合物的制造方法、金属膜的制造方法、金属膜、金属膜层叠体和金属膜形成用组合物的制造装置
CN109467167A (zh) * 2018-10-30 2019-03-15 上海大学 一种去除不锈钢酸洗废水中重金属的方法
CN109467167B (zh) * 2018-10-30 2021-12-03 上海大学 一种去除不锈钢酸洗废水中重金属的方法
CN115072846A (zh) * 2022-07-20 2022-09-20 中国科学院赣江创新研究院 一种利用电驱动及修饰膜去除工业废水中重金属离子的方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Liu et al. Overview of recent developments of resource recovery from wastewater via electrochemistry-based technologies
Liu et al. Treatment of raffinate generated via copper ore hydrometallurgical processing using a bipolar membrane electrodialysis system
Zhang et al. Effective removal and selective capture of copper from salty solution in flow electrode capacitive deionization
CN103183403B (zh) 一种抗生素制药废水的处理方法
CN102603097B (zh) 含重金属离子废水深度处理及回用工艺
CN100581640C (zh) 一种同步浓缩和纯化重金属废水的电去离子方法与装置
CN103553249B (zh) 电镀废液中酸分离与重金属回收方法
Ye et al. Treatment of Ni-EDTA containing wastewater by electrocoagulation using iron scraps packed-bed anode
CN104108771A (zh) 海水淡化系统
CN103723799A (zh) 一种电渗析器及近零排放工业废水回用工艺
CN105731624A (zh) 一种利用非均相类Fenton反应催化氧化处理反渗透浓水的方法
CN106608696A (zh) 一种基于edi和络合剂的选择性分离重金属离子的方法
CN114684981B (zh) 一种含重金属废水的处理方法和系统
CN112978874B (zh) 利用流动电极电容去离子装置净化含碘盐废水的方法
US20210171369A1 (en) Methods of removing contaminants from a solution, and related systems
Dermentzis et al. An electrostatic shielding-based coupled electrodialysis/electrodeionization process for removal of cobalt ions from aqueous solutions
Zhang et al. Recovery of phosphorus and metallic nickel along with HCl production from electroless nickel plating effluents: The key role of three-compartment photoelectrocatalytic cell system
CN103951017B (zh) 一种电解处理含氰含铜电镀废水并回收铜的方法
CN113184818A (zh) 一种源分离尿液中高纯氮磷回收装置及其回收方法与应用
CN111517428A (zh) 一种脱除pta废水中重金属离子的处理工艺及系统
CN112624446A (zh) 有机废水零排放处理工艺
CN110668614B (zh) 电催化氧化结合电磁复合材料处理蚀刻废液的方法
CN102992527A (zh) 一种预处理高浓度难降解有机废水的方法
CN112978875B (zh) 阴极流动电极液、流动电极电容去离子装置及其应用
CN108726740A (zh) 一种高氯化钠废水零排放处理方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20170503