CN108658163A - 一种针对化学镀镍废水的高效除磷剂 - Google Patents

一种针对化学镀镍废水的高效除磷剂 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种针对化学镀镍废水的高效除磷剂，按质量百分比计，所述除磷剂包括以下组分：基体10％～20％；钙盐30％～60％；铁盐5～15％；铝盐5～15％；强氧化剂10～20％。该除磷剂适用于高浓度工业含磷废水或生活含磷污水。本发明除磷剂利用其各组分之间的协同交互作用高效去除高浓度无机磷，具有操作简单、高效、运行费用较低、无二次污染等优点。

Description

一种针对化学镀镍废水的高效除磷剂
技术领域
本发明涉及环保领域，具体涉及一种针对化学镀镍废水的高效除磷剂。
背景技术
随着化学镀镍技术应用范围和生产规模的不断扩大，由此产生的环境问题也越来越严重。以次磷酸盐为还原剂的化学镀镍溶液，老化而被排放的废液中，除含高浓度的重金属污染因子外，还含有20,000-60,000mg·L-1)磷酸盐。磷是导致水体富营养化的决定性因素，因此国家对电镀行业污染物中磷排放标准要求很高。化学镀镍废水中的磷主要来自企业生产添加的含磷药剂，主要是化学镀镍时所使用的还原剂次磷酸钠和亚磷酸钠，故废水中存在的为低价无机磷如亚磷酸盐及次磷酸盐的排放。
现有除磷技术中，主要采用生物法、吸附法以及化学沉淀法。
生物法，基于聚磷菌在好氧和厌氧条件下，摄取和释放磷的原理，通过好氧-厌氧的交替运行从而达到除磷效果。该法对处理废水中的有机磷有较显著效果，在适宜条件下，可实现80％以上的除磷率，但该法除磷机理影响因素多，且控制较难，则工艺运行稳定性较差，运行操作严格。对于化学镀镍废水来说，由于其自身的特点，重金属污染物多，水质复杂，可生化性差，细菌难存活，所以除磷效果也不太理想。
吸附法，利用某些大比表面积的固体物质对水中磷酸根离子的亲合力来实现废水除磷的过程。磷通过在吸附剂表面吸附、离子交换或表面沉淀过程，实现磷从废水中分离，并可进一步通过解吸处理回收磷资源。目前常用的磷吸附剂主要有：凹凸棒石、蒙脱石、层状复合氢氧化物、铁(羟基)氧化物、废渣(钢渣、粉煤灰、炉渣等)，但可选择的适应于除磷的高吸附剂少，故工业化应用少。
化学沉淀法，利用铁盐、铝盐和石灰等产生的金属离子与磷酸根生成难溶磷酸盐沉淀物的方法来去除废水中的磷。该法工艺简单，投加方便，能达到较高的出水总磷要求，实际应用广泛，但普通的化学沉淀产生的化学污泥量大，且具有较大的含水量，会增大污泥处置的费用。但化学镀镍废水中磷以低价无机磷形式存在，次磷酸盐和亚磷酸盐溶解度高，较难形成沉淀，因此也无法彻底去除无机次磷和亚磷。
近10年来，我国富营养化水体的比例增长到55％左右。故研究高效，方便的除磷技术，对控制磷的排放具有非常重大的意义，也已成为一个亟待解决的问题。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明提供一种针对化学镀镍废水的高效除磷剂。
为此，本发明所采用的技术方案为：
一种针对化学镀镍废水的高效除磷剂，其中，按质量百分比计，所述除磷剂包括以下组分：
所述的针对化学镀镍废水的高效除磷剂，其中，所述基体为层状复合氢氧化物、纳米碳晶或改性壳聚糖。
所述的针对化学镀镍废水的高效除磷剂，其中，所述层状复合氢氧化物为钙铁复合氢氧化物、钙铝复合氢氧化物或铁铝复合氢氧化物。
所述的针对化学镀镍废水的高效除磷剂，其中，所述钙盐为氯化钙、氧化钙、氢氧化钙和碳酸钙中的一种或几种。
所述的针对化学镀镍废水的高效除磷剂，其中，所述铁盐为硫酸亚铁或高铁酸钠。
所述的针对化学镀镍废水的高效除磷剂，其中，所述铝盐为硫酸铝或氯化铝。
所述的针对化学镀镍废水的高效除磷剂，其中，所述强氧化剂为高氙酸钠、高铁酸钠和高铁酸钾的一种或两种。
所述的针对化学镀镍废水的高效除磷剂，其中，按质量百分比计，所述除磷剂包括以下组分：
所述的针对化学镀镍废水的高效除磷剂，其中，高效除磷剂投加化学镀镍废水中，控制水体pH＝8，搅拌时间为30min。
有益效果：本发明提供一种针对化学镀镍废水的高效除磷剂，该除磷剂适用于高浓度工业含磷废水或生活含磷污水。本发明除磷剂利用其各组分之间的协同交互作用高效去除高浓度无机磷，具有操作简单、高效、运行费用较低、无二次污染等优点。
具体实施方式
下面通过实施例进一步阐述本发明的技术方案，但本发明要求保护的范围并不局限于实施例表示的范围。
本发明提供一种针对化学镀镍废水的高效除磷剂，其中，按质量百分比计，所述除磷剂包括以下组分：
其中，所述基体选自一种层状复合氢氧化物(如钙铁复合氢氧化物、钙铝复合氢氧化物、铁铝复合氢氧化物等)、纳米碳晶或改性壳聚糖。所述钙盐为氯化钙、氧化钙、氢氧化钙和碳酸钙中的一种或几种。所述铁盐为硫酸亚铁或高铁酸钠。所述铝盐为硫酸铝或氯化铝。所述强氧化剂为高氙酸钠、高铁酸钠和高铁酸钾的一种或两种。
采用上述方案，为实现生成难溶的磷酸盐沉淀，达到高效除磷效果主要利用强氧化剂将化学镀镍废水中次磷酸盐及亚磷酸盐转化成磷酸盐的形式，再将易溶于水的钙盐、铁盐、铝盐投入水中，高价金属离子与磷反应生成一种难溶性盐与水体分离，通过调节溶液的pH值，控制金属离子与磷的浓度比，使之形成最稳定的难溶性金属磷酸盐而达到除磷的目的。另外，基体选用高性能吸附材料，在化学沉淀法的基础上，利用物理吸附进一步降低废水中的磷含量。
钙盐除磷的主要机理是：在Ca2+离子和OH-离子浓度较高的体系中，磷酸根离子与二者逐步生成不同稳定程度的沉淀产物，即先由DCPD(磷酸氢钙)转化为高Ca/P、更加稳定的TCP(磷酸三钙)，继而转化为HAP(羟基磷灰石)，即DCPD→TCP→HAP。
主要反应3Ca2++2PO4 3-═Ca3(PO4 ) 2↓
5Ca2++3PO4 3-+OH-═Ca5(PO4)3OH↓
铁盐除磷的主要机理是：溶于水中后一方面与磷酸根形成难溶性的盐，一方面通过溶解、吸水发生强烈水解，并在水解的同时发生各个聚合反应，生成具有较长线形结构的多核羟基络合物等，这些含铁的羟基络合物能有效地降低或消除水体中胶体的动电电位(ξ电位)，通过电中和、吸附架桥及絮体卷扫作用使胶体凝聚，再通过沉淀分离过程将磷去除。
主要反应Fe3++PO4 3-═FePO4↓
3Fe2++2PO4 3-═Fe3(PO4)2↓
铝盐除磷的主要机理是：在理想pH条件下(5～8)，当铝盐分散于水体时，一方面Al3+与PO4 3-反应，另一方面A13+水解成Al(OH)+等单核络合物，并进一步通过碰撞缩合成一系列多核络合物Aln(OH)m (3n-m)+(n>1，m≤3n)，这些铝的多核络合物往往具有较高的正电荷和比表面积，能够迅速吸附水中带负电荷的杂质，中和胶体电荷，降低胶体ξ电位，促进胶体脱稳，凝聚和沉淀，从而表现出良好的除磷效果。其中，Al13(OH)5+ 34具有混凝作用，能与水体中的悬浮物和胶体等迅速发生吸附架桥、卷扫等作用，最终生成网状[Al(OH)3]m沉淀而达到净化水的目的。
主要反应A13++HnPO4 (n-3)→A1PO4+nH+
本发明利用钙盐、铁盐、铝盐与无机磷形成不溶性沉淀，此外还利用Al3+、Fe3+和OH-、PO4 3-之间的络合共沉淀以及含铁的羟基络合物的吸附作用，实现高效除磷。基体材料具有大比表面积，进一步有效的物理吸附磷。
优选实施例中，所述针对化学镀镍废水的高效除磷剂，按质量百分比计，包括以下组分：
所述在总磷浓度为40g/L的废水中，投加100-150g/L的上述优选实施例中除磷剂，控制pH在8左右，搅拌时间为30min，出水废水中残留含磷量小于1mg/L。
本发明除磷剂适用于高浓度工业含磷废水或生活含磷污水。本发明除磷剂利用其各组分之间的协同交互作用高效去除高浓度无机磷，具有操作简单、高效、运行费用较低、无二次污染等优点。
下面通过实施例进一步阐述本发明的技术方案。
实施例1
针对化学镀镍废水的高效除磷剂，按质量百分比计，包括以下组分：
将上述组分配成复合除磷剂。对东莞市某PCB厂化学镀镍废液除镍后的废水中磷进行处理，废水中含磷量39.8g/L。
取150g除磷剂于1L含磷废水中，搅拌30min，再进行自然沉降30min，出水中磷含量为100ppm，去除率达到99.7％。
实施例2
针对化学镀镍废水的高效除磷剂，按质量百分比计，包括以下组分：
将上述组分配成除磷剂半成品。对深圳市某小区生活污水中磷进行处理，废水中含磷量7mg/L。
取1g除磷剂半成品于5g(20％质量浓度)水中，稀释后加入过氧化氢0.1g，再加入到1L含磷废水中，搅拌30min，再进行自然沉降30min，出水中磷含量为0.15mg/L，去除率超过99％。
实施例3
针对化学镀镍废水的高效除磷剂，按质量百分比计，包括以下组分：
改性壳聚糖20％；
氯化钙55％；
高铁酸钠5％；
氯化铝10％；
高铁酸钾10％。
将上述组分配成复合除磷剂。对深圳市某电镀工业园区废水中磷进行处理，废水中含磷量2.1g/L。
取10g除磷剂于1L含磷废水中，搅拌30min，再进行自然沉降30min，出水中磷含量为2.3ppm，去除率达到99.8％。
本发明的高效除磷剂具有优异的综合性能。且工艺简单，条件易控，对设备要求低，能做到批量生产。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种针对化学镀镍废水的高效除磷剂，其特征在于，按质量百分比计，所述除磷剂包括以下组分：
2.根据权利要求1所述的针对化学镀镍废水的高效除磷剂，其特征在于，所述基体为层状复合氢氧化物、纳米碳晶或改性壳聚糖。
3.根据权利要求2所述的针对化学镀镍废水的高效除磷剂，其特征在于，所述层状复合氢氧化物为钙铁复合氢氧化物、钙铝复合氢氧化物或铁铝复合氢氧化物。
4.根据权利要求3所述的针对化学镀镍废水的高效除磷剂，其特征在于，所述钙盐为氯化钙、氧化钙、氢氧化钙和碳酸钙中的一种或几种。
5.根据权利要求4所述的针对化学镀镍废水的高效除磷剂，其特征在于，所述铁盐为硫酸亚铁或高铁酸钠。
6.根据权利要求5所述的针对化学镀镍废水的高效除磷剂，其特征在于，所述铝盐为硫酸铝或氯化铝。
7.根据权利要求6所述的针对化学镀镍废水的高效除磷剂，其特征在于，所述强氧化剂为高氙酸钠、高铁酸钠和高铁酸钾的一种或两种。
8.根据权利要求7所述的针对化学镀镍废水的高效除磷剂，其特征在于，按质量百分比计，所述除磷剂包括以下组分：
9.根据权利要求8所述的针对化学镀镍废水的高效除磷剂，其特征在于，高效除磷剂投加化学镀镍废水中，控制水体pH＝8，搅拌时间为30min。
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