CN109293100A - 一种重金属污水的处理方法 - Google Patents
一种重金属污水的处理方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109293100A CN109293100A CN201811387953.2A CN201811387953A CN109293100A CN 109293100 A CN109293100 A CN 109293100A CN 201811387953 A CN201811387953 A CN 201811387953A CN 109293100 A CN109293100 A CN 109293100A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- heavy metal
- water
- microwave
- weak
- 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.)
- Granted
Links
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 91
- 239000010865 sewage Substances 0.000 title claims abstract description 48
- 238000003672 processing method Methods 0.000 title claims abstract description 17
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 52
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 30
- 239000003957 anion exchange resin Substances 0.000 claims abstract description 24
- 238000007146 photocatalysis Methods 0.000 claims abstract description 23
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 claims abstract description 23
- 238000004064 recycling Methods 0.000 claims abstract description 13
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 13
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 claims abstract description 12
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 claims abstract description 12
- 238000001223 reverse osmosis Methods 0.000 claims abstract description 12
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 51
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 22
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 16
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 claims description 13
- 229920006254 polymer film Polymers 0.000 claims description 12
- 239000010453 quartz Substances 0.000 claims description 11
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 claims description 10
- 238000003795 desorption Methods 0.000 claims description 8
- 238000010041 electrostatic spinning Methods 0.000 claims description 8
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 8
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 8
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 claims description 7
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 7
- 229910021649 silver-doped titanium dioxide Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 238000010612 desalination reaction Methods 0.000 claims description 6
- 239000004576 sand Substances 0.000 claims description 6
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 5
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229920000128 polypyrrole Polymers 0.000 claims description 4
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N titanium dioxide Inorganic materials O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 3
- 239000004925 Acrylic resin Substances 0.000 claims description 2
- 229920000178 Acrylic resin Polymers 0.000 claims description 2
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 claims description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 2
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 claims description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims 1
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 abstract description 10
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 7
- 239000013043 chemical agent Substances 0.000 abstract description 5
- 238000011084 recovery Methods 0.000 abstract description 5
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 abstract description 5
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 abstract description 2
- 239000002585 base Substances 0.000 description 18
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 8
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 7
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 6
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 6
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 5
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 5
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 4
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 4
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 4
- 238000010992 reflux Methods 0.000 description 4
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N Acrylic acid Chemical class OC(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XKMRRTOUMJRJIA-UHFFFAOYSA-N ammonia nh3 Chemical compound N.N XKMRRTOUMJRJIA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000009388 chemical precipitation Methods 0.000 description 3
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 3
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- 230000036962 time dependent Effects 0.000 description 3
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 3
- 229910001413 alkali metal ion Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910001420 alkaline earth metal ion Inorganic materials 0.000 description 2
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 2
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 2
- 238000001764 infiltration Methods 0.000 description 2
- 239000010954 inorganic particle Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 2
- 238000012805 post-processing Methods 0.000 description 2
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 1
- 230000010718 Oxidation Activity Effects 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 125000003368 amide group Chemical group 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 210000004556 brain Anatomy 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 230000002860 competitive effect Effects 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 238000004043 dyeing Methods 0.000 description 1
- 238000000909 electrodialysis Methods 0.000 description 1
- 230000004438 eyesight Effects 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 210000003734 kidney Anatomy 0.000 description 1
- 239000010985 leather Substances 0.000 description 1
- 239000003446 ligand Substances 0.000 description 1
- 210000004185 liver Anatomy 0.000 description 1
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 210000005036 nerve Anatomy 0.000 description 1
- 125000004433 nitrogen atom Chemical group N* 0.000 description 1
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 239000002957 persistent organic pollutant Substances 0.000 description 1
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 1
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 1
- 238000011112 process operation Methods 0.000 description 1
- 230000036632 reaction speed Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 238000000638 solvent extraction Methods 0.000 description 1
- 230000009870 specific binding Effects 0.000 description 1
- 239000002352 surface water Substances 0.000 description 1
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
- C02F1/001—Processes for the treatment of water whereby the filtration technique is of importance
-
- 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
- C02F1/28—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
- C02F1/285—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using synthetic organic sorbents
-
- 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
- C02F1/30—Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation
- C02F1/302—Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation with microwaves
-
- 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
- C02F1/30—Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation
- C02F1/32—Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation with ultraviolet light
-
- 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
- C02F1/34—Treatment of water, waste water, or sewage with mechanical oscillations
- C02F1/36—Treatment of water, waste water, or sewage with mechanical oscillations ultrasonic vibrations
-
- 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
- C02F1/42—Treatment of water, waste water, or sewage by ion-exchange
-
- 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
- C02F1/44—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis
- C02F1/441—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis by reverse osmosis
-
- 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
- C02F1/72—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation
-
- 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
- C02F1/72—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation
- C02F1/725—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation by catalytic oxidation
-
- 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
- C02F2001/007—Processes including a sedimentation step
-
- 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
- C02F1/42—Treatment of water, waste water, or sewage by ion-exchange
- C02F2001/422—Treatment of water, waste water, or sewage by ion-exchange using anionic exchangers
-
- 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
- C02F2101/16—Nitrogen compounds, e.g. ammonia
-
- 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
-
- 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
- C02F2101/30—Organic compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2303/00—Specific treatment goals
- C02F2303/16—Regeneration of sorbents, filters
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2305/00—Use of specific compounds during water treatment
- C02F2305/02—Specific form of oxidant
- C02F2305/023—Reactive oxygen species, singlet oxygen, OH radical
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A20/00—Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
- Y02A20/124—Water desalination
- Y02A20/131—Reverse-osmosis
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)
- Treatment Of Water By Ion Exchange (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Abstract
本发明公开了一种重金属污水的处理方法，该方法包括以下步骤：步骤一、机械处理；步骤二、超声‑微波光催化降解有机物；步骤三、重金属离子的去除及回收；步骤四、弱碱性阴离子交换树脂吸附；步骤五、反渗透脱盐。本发明提供的重金属污水处理方法不使用化学药剂，工艺灵活性高，与常用污水处理方法相比，处理周期大大缩短；本方法有机物去除彻底、重金属回收简单方便、脱盐率高、操作简单、效率高、无二次污染、成本低廉，获得可直接应用于工业生产的回收水，回收率95%以上，对水资源利用和环境保护意义重大，具有很好的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，具体涉及一种重金属污水的处理方法。
背景技术
重金属污染是由重金属离子及其化合物引起的环境污染，重金属污染在环境中难以降解，能在动物和植物体内积累，通过食物链逐步富集，进入人体后对肾脏、肝脏、大脑、神经、视力等造成较大损伤，是对人类健康危害最大的污染物之一。重金属离子的来源主要以工业生产中废水的排放为主，如电镀、电解、五金、线路板生产、印染、皮革制造等企业。
重金属污水的总量巨大且有逐年增加的趋势，如果在排放之前不对其进行处理，会造成严重的环境污染，对土壤及地表水、地下水造成破坏。常用的重金属污水处理方法有化学沉淀、电解、电渗析以及物理吸附，溶剂萃取等。其中化学沉淀由于具有处理工艺简单、适应性强、易于操作等优点，成为目前应用最为广泛的处理重金属污水的技术手段。而吸附法在处理痕量重金属离子方面具有明显优势，所以在重金属污水的深度处理中也有较广泛的应用。但是上述两种方法在处理过程中都需要投加大量的化学药剂，处理后会产生大量化学污泥，药剂成本和化学污泥处置成本成为化学沉淀法和吸附法的主要成本来源。
减少化学药剂使用，降低化学污泥排放量，开发成本低廉、处理效率高的新型重金属污水处理方法，实现重金属污水的无害化和资源化处理意义重大。
发明内容
鉴于现有重金属污水处理方法的不足，本发明提供一种不使用化学药剂、处理效率高、重金属可回收、无二次污染、成本低廉的重金属污水处理方法。具体技术方案如下：
一种重金属污水的处理方法，该方法包括以下步骤：
步骤一、机械处理：将污水经粗机械格栅分拣，再经细机械格栅粉碎杂质后进入旋流沉砂池处理；
步骤二、超声-微波光催化降解有机物：将旋流沉砂池出水通入超声-微波光催化反应器，棒状微波无极紫外灯和纳米Ag/TiO2激光熔融静电纺丝多孔石英纤维网在反应器内部交错排布，开启微波无极紫外灯和超声发生器，反应20～40min；
步骤三、重金属离子的去除及回收：超声-微波光催化反应器的出水进入电控离子交换电解池，通电后，工作电极表面的电活性离子印迹聚合物膜对重金属离子进行选择性吸附去除，吸附完成后，工作电极切出电解池，改变电流方向，进行重金属离子脱附回收；
步骤四、弱碱性阴离子交换树脂吸附：电解池出水通过弱碱性阴离子交换树脂时，水中痕量的重金属和有机微污染物被弱碱性阴离子交换树脂吸附除去；
步骤五、反渗透脱盐：通过弱碱性阴离子交换树脂的水进入反渗透脱盐系统，出水脱盐率可达95.1％，回收水可直接重复利用。
优选地，步骤二中所述纳米Ag/TiO2激光熔融静电纺丝多孔石英纤维网为纳米Ag和纳米TiO2粒子在多孔石英纤维表面及内部均匀分布。
优选地，步骤三中所述电解池的工作电极可以连续切换，工作电极材质均为溅射喷铂的聚偏氟乙烯滤膜，所述工作电极表面的电活性离子印迹聚合物膜为掺杂阴离子的重金属离子印迹聚吡咯膜。
优选地，步骤四中所述弱碱性阴离子交换树脂为凝胶型丙烯酸系树脂。
本发明提供的重金属污水的处理方法，首先经过机械处理除去较大杂质，砂子、煤渣等密度较大的无机颗粒和部分有机物，保证后续处理工艺的正常进行；接着在超声-微波光催化反应器中，能够彻底去除绝大多数溶解性有机物；再通过电解处理，工作电极表面的电活性离子印迹聚合物膜对重金属离子能够选择性吸附，不同的工作电极表面修饰有相应不同的重金属离子印迹聚合物膜，切换工作电极，通过电控离子交换选择性去除污水中相应的重金属离子，并在工作电极切换出电解池后进行重金属回收；弱碱性阴离子交换树脂通过配位作用能够将超声-微波光催化反应后残余的有机微污染物及选择性吸附后污水中痕量的重金属离子去除干净；最后通过反渗透系统处理，出水脱盐率可达到99.4％，回收水可直接重复利用。
超声-微波光催化反应器运行时，紫外光子能量可以直接打开和切断有机物分子中的共价键，使污水中的有机物分子活化，分解成离子、游离态原子、受激分子等，由于多孔石英纤维网的介孔结构，其表面及内部的Ag和TiO2均能在紫外光的照射下产生自由基·OH，同时微波的热效应一方面提高水溶液中光量子传递效率，另一面加快了光催化反应速率，超声的空化效应，空化气泡内部存在高压高温的环境，在空化气泡内部发生反应，产生具有强氧化能力的·OH、·H、·HO2等自由基以及H2O2，这些具有高氧化活性的自由基和强氧化剂与活化了的有机物(即碳氢化合物、氨氮)分子发生氧化反应，可以将有机污染物氧化降解成生成挥发性气体(如CO2、CO、H2O、NO、N2等)逸出，从而彻底去除了废水中的有机污染物和氨氮。
电解池配有多个可连续切换的工作电极，每个工作电极表面的电活性离子印迹聚合物膜对应一种重金属离子，如Ni2+离子对应为Ni2+-FCN/PPy复合膜，Cu2+离子对应为Ni2+-FCN/PPy复合膜；通电时，污水中相应的重金属离子与聚合物膜上的离子印迹发生特异性结合，仅需10s左右即可完成吸附，将该工作电极切出电解池，改变电流方向，进行电控解吸，从而回收重金属离子，同时电解池中切入另一个工作电极进行特异性吸附，如此连续，选择性去除污水中的重金属离子，工艺运行中发现，工作电极表面的电活性离子印迹聚合物膜采用单极脉冲电聚合制备得到，具有超高稳定性，可重复使用几千次而吸附效率无降低。
弱碱性阴离子交换树脂氨基官能团上的N原子有孤对电子，水中所含重金属的价电子层有空轨道，重金属被树脂吸附就是由配位体中配位原子N提供孤对电子与重金属离子共同作用以配位共价键形成配合物的结果。水中所含的常量碱金属离子在广泛pH值范围内均以水合离子存在，而碱土金属离子电子外层属惰性气体电子构型，没有空轨道，几乎不被弱碱性阴离子交换树脂所吸附。
本发明提供的重金属污水的处理方法，与现有技术相比具有以下有益效果：
1.本发明提供的重金属污水的处理方法，针对重金属污水中有机物降解难度大，重金属种类复杂，含盐率高的特点，首先通过超声-微波光催化降解有机物，使得与有机物络合的重金属离子释放出来，再采用电控离子交换去除和回收重金属，之后通过弱碱性阴离子交换树脂吸附痕量重金属离子和有机微污染物，保证有机物和重金属去除干净，最后反渗透系统脱盐，整个处理过程不涉及生物反应器，运行灵活度高，未引入新物质，无需后处理，不产生二次污染，同时处理效率高，重金属可分类单独回收，出水可直接重复利用，经济效益好；
2.本发明所用的电控离子交换重金属离子去除及回收方法，针对污水中最难去除的溶解性重金属离子，能够对其进行选择性吸附，因而具有吸附速率快，去除彻底的优点；通过将工作电极切出电解池，改变电流方向，实现重金属离子的解吸附，可以直接回收利用，省去了常规重金属去除后繁琐的后处理操作，无需使用化学试剂，杜绝了二次污染，此外，当污水中某种重金属离子含量特别高时，可连续使用多个表面有该种离子电活性印迹复合膜的工作电极进行吸附，保证出水质量达标；
3.本发明弱碱性阴离子交换树脂吸附步骤中，碱金属和碱土金属离子不与重金属离子产生竞争吸附，因而在除去污水中重金属离子和有机微污染物时，具有水通量和截留率高，使用周期长的优点。
附图说明
图1为超声-微波光催化反应器结构示意图，其中1-回流泵，2-流量计，3-超声阵列，4-纳米Ag/TiO2激光熔融静电纺丝多孔石英纤维网，5-棒状微波无极紫外灯，6-尾气处理装置，7-尾气排放。
图2为电控离子交换电解池示意图，其中8-进水管，9-可切换工作电极，10-电解池，11-对电极，12-电场控制器，13-出水管。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明所采取的技术手段及其效果，以下结合附图及本发明的优选实施例进行详细描述。
实施例1
一种重金属污水的处理方法，该方法包括以下步骤：
步骤一、机械处理：将污水经粗机械格栅分拣，再经细机械格栅粉碎杂质后进入旋流沉砂池处理；
步骤二、超声-微波光催化降解有机物：将旋流沉砂池出水经回流泵(图1中1)通入超声-微波光催化反应器(图1所示)，棒状微波无极紫外灯(图1中5)和纳米Ag/TiO2激光熔融静电纺丝多孔石英纤维网(图1中4)在反应器内部交错排布，开启微波无极紫外灯和超声发生器(图1中3)，反应20min，有机物降解生成挥发性气体，经尾气处理装置(图1中6)处理后，排放到空气中；
步骤三、重金属离子的去除及回收：超声-微波光催化反应器的出水进入电控离子交换电解池(图2中10)，通电后，工作电极(图2中9)表面的电活性离子印迹聚合物膜对重金属离子进行选择性吸附去除，吸附完成后，工作电极切出电解池，通过电场控制器(图2中12)改变电流方向，进行重金属离子脱附回收；
步骤四、弱碱性阴离子交换树脂吸附：电解池出水通过凝胶型丙烯酸系弱碱性阴离子交换树脂时，水中痕量的重金属和有机微污染物被弱碱性阴离子交换树脂吸附除去；
步骤五、反渗透脱盐：通过弱碱性阴离子交换树脂的水进入反渗透脱盐系统，出水脱盐率可达95％，回收水可直接重复利用。
实施例2
一种重金属污水的处理方法，该方法包括以下步骤：
步骤一、机械处理：将污水经粗机械格栅分拣，再经细机械格栅粉碎杂质后进入旋流沉砂池处理；
步骤二、超声-微波光催化降解有机物：将旋流沉砂池出水经回流泵(图1中1)通入超声-微波光催化反应器(图1所示)，棒状微波无极紫外灯(图1中5)和纳米Ag/TiO2激光熔融静电纺丝多孔石英纤维网(图1中4)在反应器内部交错排布，开启微波无极紫外灯和超声发生器(图1中3)，反应30min，有机物降解生成挥发性气体，经尾气处理装置(图1中6)处理后，排放到空气中；
步骤三、重金属离子的去除及回收：超声-微波光催化反应器的出水进入电控离子交换电解池(图2中10)，通电后，工作电极(图2中9)表面的电活性离子印迹聚合物膜对重金属离子进行选择性吸附去除，吸附完成后，工作电极切出电解池，通过电场控制器(图2中12)改变电流方向，进行重金属离子脱附回收；
步骤四、弱碱性阴离子交换树脂吸附：电解池出水通过凝胶型丙烯酸系弱碱性阴离子交换树脂时，水中痕量的重金属和有机微污染物被弱碱性阴离子交换树脂吸附除去；
步骤五、反渗透脱盐：通过弱碱性阴离子交换树脂的水进入反渗透脱盐系统，出水脱盐率可达95.1％，回收水可直接重复利用。
实施例3
一种重金属污水的处理方法，该方法包括以下步骤：
步骤一、机械处理：将污水经粗机械格栅分拣，再经细机械格栅粉碎杂质后进入旋流沉砂池处理；
步骤二、超声-微波光催化降解有机物：将旋流沉砂池出水经回流泵(图1中1)通入超声-微波光催化反应器(图1所示)，棒状微波无极紫外灯(图1中5)和纳米Ag/TiO2激光熔融静电纺丝多孔石英纤维网(图1中4)在反应器内部交错排布，开启微波无极紫外灯和超声发生器(图1中3)，反应40min，有机物降解生成挥发性气体，经尾气处理装置(图1中6)处理后，排放到空气中；
步骤三、重金属离子的去除及回收：超声-微波光催化反应器的出水进入电控离子交换电解池(图2中10)，通电后，工作电极(图2中9)表面的电活性离子印迹聚合物膜对重金属离子进行选择性吸附去除，吸附完成后，工作电极切出电解池，通过电场控制器(图2中12)改变电流方向，进行重金属离子脱附回收；
步骤四、弱碱性阴离子交换树脂吸附：电解池出水通过凝胶型丙烯酸系弱碱性阴离子交换树脂时，水中痕量的重金属和有机微污染物被弱碱性阴离子交换树脂吸附除去；
步骤五、反渗透脱盐：通过弱碱性阴离子交换树脂的水进入反渗透脱盐系统，出水脱盐率可达95％，回收水可直接重复利用。
实施例1～3中重金属污水处理前后污染物含量见表1。
表1实施例1～3重金属污水处理前后污染物含量
由表1实施例1～3重金属污水处理前后的污染物含量可知，本发明提供的重金属污水处理方法能够显著降低污水的色度，色度去除率大于91％，悬浮物去除率大于99％，有机物和氨氮去除率大于99％，脱盐率大于等于95％。
实施例1～3中重金属污水处理前后的常见重金属含量及去除率见表2。
表2重金属污水处理前后的常见重金属含量
从表2重金属污水处理前后的常见重金属含量可知，本发明提供的重金属污水处理方法对重金属污水中的重金属去除效果很好，常见重金属去除率均在99％以上。
由实施例1～3可知，本发明提供的重金属污水处理方法，首先通过机械处理除去大杂质无机颗粒和部分有机物；然后通过超声-微波光催化反应器，将多数有机物彻底氧化，大大降低了废水有机物浓度，该过程Ag和TiO2均能在紫外光的照射下产生自由基·OH，与单独TiO2相比，催化活性更高，此外，光催化与超声的空化效应、微波的热效应协同，大大提高了处理效率，使得COD去除率在99％以上；电控离子交换电解池中，工作电极可自由切换，工艺灵活性高，工作电极表面的电活性离子印迹聚合物膜能够与污水中相应的重金属离子特异性结合，因而吸附速率快，同时切换电极，改变该电极的电流方向，通过解吸附回收重金属简单方便；痕量未被除去的重金属离子和有机微污染物可以被弱碱性阴离子交换树脂吸附，从污水中除去，保证出水重金属总去除率大于99％；最后通过反渗透系统可去除绝大多数的无机盐，处理后出水总硬度小于200mg/L，电导率在100us/cm以下。
本发明提供的重金属污水处理方法不使用化学药剂，工艺灵活性高，与常用污水处理方法相比，处理周期大大缩短；本方法有机物去除彻底、重金属回收简单方便、脱盐率高、操作简单、效率高、无二次污染、成本低廉，获得可直接应用于工业生产的回收水，回收率95％以上，对水资源利用和环境保护意义重大，具有很好的应用前景。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (4)
1.一种重金属污水的处理方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、机械处理：将污水经粗机械格栅分拣，再经细机械格栅粉碎杂质后进入旋流沉砂池处理；
步骤二、超声-微波光催化降解有机物：将旋流沉砂池出水通入超声-微波光催化反应器，棒状微波无极紫外灯和纳米Ag/TiO2激光熔融静电纺丝多孔石英纤维网在反应器内部交错排布，开启微波无极紫外灯和超声发生器，反应20~40 min；
步骤三、重金属离子的去除及回收：超声-微波光催化反应器的出水进入电控离子交换电解池，通电后，工作电极表面的电活性离子印迹聚合物膜对重金属离子进行选择性吸附去除，吸附完成后，工作电极切出电解池，改变电流方向，进行重金属离子脱附回收；
步骤四、弱碱性阴离子交换树脂吸附：电解池出水通过弱碱性阴离子交换树脂时，水中痕量的重金属和有机微污染物被弱碱性阴离子交换树脂吸附除去；
步骤五、反渗透脱盐：通过弱碱性阴离子交换树脂的水进入反渗透脱盐系统，出水脱盐率可达95.1%，回收水可直接重复利用。
2.根据权利要求1所述的一种重金属污水的处理方法，其特征在于，步骤二中所述纳米Ag/TiO2激光熔融静电纺丝多孔石英纤维网为纳米Ag和纳米TiO2粒子在多孔石英纤维表面及内部均匀分布。
3.根据权利要求1所述的一种重金属污水的处理方法，其特征在于，步骤三中所述电解池的工作电极可以连续切换，工作电极材质均为溅射喷铂的聚偏氟乙烯滤膜，所述工作电极表面的电活性离子印迹聚合物膜为掺杂阴离子的重金属离子印迹聚吡咯膜。
4.根据权利要求1所述的一种重金属污水的处理方法，其特征在于，步骤四中所述弱碱性阴离子交换树脂为凝胶型丙烯酸系树脂。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811387953.2A CN109293100B (zh) | 2018-11-21 | 2018-11-21 | 一种重金属污水的处理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811387953.2A CN109293100B (zh) | 2018-11-21 | 2018-11-21 | 一种重金属污水的处理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109293100A true CN109293100A (zh) | 2019-02-01 |
| CN109293100B CN109293100B (zh) | 2021-08-03 |
Family
ID=65143459
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201811387953.2A Active CN109293100B (zh) | 2018-11-21 | 2018-11-21 | 一种重金属污水的处理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109293100B (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110921909A (zh) * | 2019-12-13 | 2020-03-27 | 西安润川环保科技有限公司 | 一种重金属污水的处理方法 |
| CN110923954A (zh) * | 2019-12-19 | 2020-03-27 | 广东工业大学 | 一种具有通孔结构的高分子聚合物纤维膜及其制备方法和应用 |
| CN112279435A (zh) * | 2020-10-29 | 2021-01-29 | 天津城建大学 | 生产高品质冷凝水的组合装置与方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011155943A1 (en) * | 2010-06-11 | 2011-12-15 | Empire Technology Development Llc | Detection and decomposition of bisphenol-a |
| CN103214689A (zh) * | 2013-03-20 | 2013-07-24 | 太原理工大学 | 一种离子印迹聚合物薄膜的制备方法 |
| CN104478146A (zh) * | 2014-12-12 | 2015-04-01 | 谢曌东 | 一种微波紫外光超声波膜过滤协同水净化联用装置 |
| CN104587835A (zh) * | 2015-01-12 | 2015-05-06 | 太原理工大学 | 一种连续同步选择性分离回收稀溶液中阴、阳离子的装置及方法 |
| CN105948188A (zh) * | 2016-06-29 | 2016-09-21 | 太原理工大学 | 一种连续电控离子分离装置和工艺 |
| CN106673276A (zh) * | 2017-03-13 | 2017-05-17 | 盐城工学院 | 一种光电催化氧化‑电吸附协同处理高盐废水的设备 |
-
2018
- 2018-11-21 CN CN201811387953.2A patent/CN109293100B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011155943A1 (en) * | 2010-06-11 | 2011-12-15 | Empire Technology Development Llc | Detection and decomposition of bisphenol-a |
| CN103214689A (zh) * | 2013-03-20 | 2013-07-24 | 太原理工大学 | 一种离子印迹聚合物薄膜的制备方法 |
| CN104478146A (zh) * | 2014-12-12 | 2015-04-01 | 谢曌东 | 一种微波紫外光超声波膜过滤协同水净化联用装置 |
| CN104587835A (zh) * | 2015-01-12 | 2015-05-06 | 太原理工大学 | 一种连续同步选择性分离回收稀溶液中阴、阳离子的装置及方法 |
| CN105948188A (zh) * | 2016-06-29 | 2016-09-21 | 太原理工大学 | 一种连续电控离子分离装置和工艺 |
| CN106673276A (zh) * | 2017-03-13 | 2017-05-17 | 盐城工学院 | 一种光电催化氧化‑电吸附协同处理高盐废水的设备 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 井出哲夫: "《水处理工程理论与应用》", 31 October 1986, 中国建筑工业出版社 * |
| 卢月洁等: "微波强化超声银掺杂TiO2催化剂光催化活性的研究", 《化学研究》 * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110921909A (zh) * | 2019-12-13 | 2020-03-27 | 西安润川环保科技有限公司 | 一种重金属污水的处理方法 |
| CN110923954A (zh) * | 2019-12-19 | 2020-03-27 | 广东工业大学 | 一种具有通孔结构的高分子聚合物纤维膜及其制备方法和应用 |
| CN112279435A (zh) * | 2020-10-29 | 2021-01-29 | 天津城建大学 | 生产高品质冷凝水的组合装置与方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN109293100B (zh) | 2021-08-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Rajoria et al. | Treatment of electroplating industry wastewater: a review on the various techniques | |
| Yu et al. | Research progress on the removal, recovery and direct high-value materialization of valuable metal elements in electroplating/electroless plating waste solution | |
| CN104528893B (zh) | 一种烟气脱硝催化剂再生工艺废水的电化学处理方法 | |
| CN102874960A (zh) | 三维粒子光电同步耦合催化氧化处理高盐难降解有机工业废水的装置及方法 | |
| CN108358362A (zh) | 一种高浓度有机废水的深度处理方法 | |
| Shen et al. | Recent advances on micro/nanoplastic pollution and membrane fouling during water treatment: a review | |
| CN106587472B (zh) | 一种含钯电镀废水的资源化回收利用方法 | |
| CN102030440A (zh) | 汞污染水处理工艺 | |
| CN102701500A (zh) | 一种印染废水零排放回用处理方法 | |
| CN109293100A (zh) | 一种重金属污水的处理方法 | |
| Lu et al. | Sustainable decontamination of heavy metal in wastewater and soil with novel rectangular wave asymmetrical alternative current electrochemistry | |
| CN109626672A (zh) | 基于电化学和树脂组合工艺深度处理废水中硝态氮方法 | |
| WO2020228638A1 (zh) | 一种电解盐溶液高效再生树脂的方法 | |
| CN108358363A (zh) | 一种高盐有机污水的深度处理方法 | |
| CN107857401A (zh) | 一种垃圾渗滤液纳滤浓缩液处理组合装置 | |
| CN103145264B (zh) | 一种高含盐中水净化处理回用工艺 | |
| CN108862472A (zh) | 一种离子交换树脂与电化学集成脱除硝酸盐氮的废水深度处理方法 | |
| CN109626668A (zh) | 一种垃圾渗滤液的处理方法 | |
| CN105084631A (zh) | 一种树脂再生废水的处理工艺 | |
| Öztel et al. | Treatment of zinc plating wastewater by combination of electrocoagulation and ultrafiltration process | |
| He et al. | Research progress on removal methods of Cl-from industrial wastewater | |
| Huang et al. | How Far Does the Copper/Nickle Recovery from the Practical Application in the Electroplating Wastewater? | |
| CN100383064C (zh) | 高盐度废水的处理方法 | |
| CN107224999B (zh) | 一种基于电渗析技术的树脂脱附液处置方法 | |
| CN110054248A (zh) | 一种电气浮-光催化技术处理富营养化原水的一体化装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |