CN110526370A - 一种处理废水中络合态重金属铜的重金属捕捉剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种处理废水中络合态重金属铜的重金属捕捉剂，其特征在于，由如下质量份数比的组分制造而成：高分子聚乙烯亚胺4‑6；无水哌嗪3‑5；含硫盐8‑10；碳酸盐3‑4；二硫化碳5‑6；氢氧化物1‑2；水60‑70。该重金属捕捉剂合成方法比较简单，针对废水中各种形态的重金属铜的处理效果非常好，且加药量低，综合吨水处理成本比使用DTC、TMT等重金属捕捉剂低一倍以上，且能对各种形态的高浓度重金属铜(500mg/L)通过一次沉淀后安全稳定达标(0.3mg/L以下)。

Description

一种处理废水中络合态重金属铜的重金属捕捉剂及其制备 方法
技术领域
本发明涉及重金属捕捉剂，具体地，涉及一种处理废水中络合态重金属铜的重金属捕捉剂及其制备方法。
背景技术
随着现代工业以及城市化进程的飞速发展，重金属废水的产生量日益增加，重金属污染已经对人类的健康，生活以及生存造成了严重威胁。为了缓解和解决这一问题，世界各地的环保者为此投入了大量研究，其中化学沉淀法由于成本低廉，设备要求简单而成为治理重金属废水的主要手段之一。
然而由于废水中重金属含量并不是稳定的，而且含有未知的络合物质，为了确保废水中的重金属完全沉淀，传统方法要么是往废水中投放大量硫酸亚铁等铁盐来进行破络合，再加入PAC、PAM等进行絮凝沉淀。但这种方法会产生大量底泥，固废处理装置要求高，要么就是使用危险化学品硫化钠、次氯酸钠等进行破络合，再加入PAC、PAM等进行絮凝。使用此方法由于使用危险品，处理过程中产生风险的可能性大，在酸性条件下可释放有毒气体，极不安全。更高级的处理方法是使用DTC、TMT等重金属捕捉剂来对废水进行处理，目前市场上此类重金属捕捉剂使用范围广，对低浓度的重金属效果并不佳，且针对性不强。
发明内容
本发明旨在克服上述缺陷，提供一种针对络合态重金属铜的重金属捕捉剂，该重金属捕捉剂合成方法比较简单，针对废水中各种形态的重金属铜的处理效果非常好，且加药量低，综合吨水处理成本比使用DTC、TMT等重金属捕捉剂低一倍以上，且能对各种形态的高浓度重金属铜(500mg/L)通过一次沉淀后安全稳定达标(0.3mg/L以下)。
本发明提供的一种处理废水中络合态重金属铜的重金属捕捉剂，其特征在于，由如下质量份数比的组分制造而成：
进一步地，本发明提供的一种处理废水中络合态重金属铜的重金属捕捉剂，其特征还在于：所述高分子聚乙烯亚胺选自分子量不小于800的聚乙烯亚胺中的一种或几种。
进一步地，本发明提供的一种处理废水中络合态重金属铜的重金属捕捉剂，其特征还在于：所述含硫盐选自碱金属或碱土金属的硫化盐或硫氢化盐中的一种或几种。
进一步地，本发明提供的一种处理废水中络合态重金属铜的重金属捕捉剂，其特征还在于：所述碳酸盐选自碱金属或碱土金属的碳酸盐中的一种或几种。
进一步地，本发明提供的一种处理废水中络合态重金属铜的重金属捕捉剂，其特征还在于：所述氢氧化物选自碱金属或碱土金属的氢氧化物中的一种或几种。
进一步地，本发明提供的一种处理废水中络合态重金属铜的重金属捕捉剂，其特征还在于：具体制备工艺如下所述：
S1、在25-30℃下，将水和氢氧化物混合搅拌10-15分钟；
S2、加入聚乙烯亚胺，搅拌至二乙烯三胺完全混匀；
S3、加入无水哌嗪，搅拌10-30分钟；
S4、加入二硫化碳，添加完后再搅拌1.5-2小时；
S5、升温体系温度至50-65℃后，加入碳酸盐搅拌10-30分钟；
S4、加入含硫盐，添加完成后再搅拌3-5小时。
进一步地，本发明提供的一种处理废水中络合态重金属铜的重金属捕捉剂，其特征还在于：在步骤S3中，无水哌嗪被缓慢添加至S2的混合液中；
所述无水哌嗪被添加的加药速度为0.5-3公斤/分钟。
进一步地，本发明提供的一种处理废水中络合态重金属铜的重金属捕捉剂，其特征还在于：在步骤S4中，二硫化碳被缓慢滴加至S3的混合液中；
在步骤S4中，添加二硫化碳的过程中，体系温度保持在35℃以下。
进一步地，本发明提供的一种处理废水中络合态重金属铜的重金属捕捉剂，其特征还在于：所述滴加的时间为1-3小时。
进一步地，本发明提供的一种处理废水中络合态重金属铜的重金属捕捉剂，其特征还在于：向废水中，加入所述重金属捕捉剂的加药量为20-100ppm。
本发明的作用和效果：
本发明提供的一种针对络合态重金属铜的重金属捕捉剂，合成方法比较简单，针对废水中各种形态的重金属铜的处理效果非常好，且加药量低，综合吨水处理成本比使用DTC、TMT等重金属捕捉剂低一倍以上，且能对各种形态的高浓度重金属铜(500mg/L)通过一次沉淀后安全稳定达标(0.3mg/L以下)，性价比极高。
另外，本发明的研究表明，在本发明的配方方案中，不可使用二乙烯三胺或者二甲胺等低分子代替高分子聚乙烯亚胺，否则合成产物含有大量悬浮物，导致产品无法使用的问题。
具体实施方式
实施例1
使用1吨大小带温度控制反应釜，在25-30℃下加入600公斤水、10公斤氢氧化钠，搅拌10分钟；再缓慢加入40公斤聚乙烯亚胺，缓慢搅拌30分钟到聚乙烯亚胺完全溶解；再缓慢加入无水哌嗪、加药量50公斤，加药速度1公斤/分钟左右，搅拌10-30分钟；再缓慢滴入二硫化碳溶液(约一秒一滴)，二硫化碳加药量为100公斤，当温度大于35℃时停止加药，二硫化碳完全加完后再搅拌1.5-2小时，升高温度到60℃±1℃，加入60公斤碳酸钠，搅拌30分钟再加入80公斤硫化钠，加药完成后再反应4小时，最终生成棕色液体产品，置于室温下存放。
使用方法为：合成后产品加药量在20-100ppm，可将各种形态的废水中浓度为500mg/L以下的重金属铜降低到达标排放，加药量低。
试验方法：
(A)试验对象重金属铜含量为100mg/L左右的废水，分为多份；
(B)取本实施例的重金属捕捉剂，加药量20ppm(B1)，50ppm(B2)，100ppm(B3)处理A中的废水；
(C)取PAC的处理剂，加药量20ppm(C1)，200ppm(C2)，1000ppm(C3)，处理A中的废水；
(D)取市售的硫化钠+次氯酸钠+PAC+PAM的处理方案，加药量20ppm(D1)，200ppm(D2)，1000ppm(D3)，处理A中的废水；
(E)取市售的DTC的处理剂，加药量20ppm(E1)，50ppm(E2)，100ppm(E3)，处理A中的废水；
(F)取市售的TMT的处理剂，加药量20ppm(F1)，50ppm(F2)，100ppm(F3)，处理A中的废水；
通过同样的处理方式和时间后，处理结果如下：
实施例2
使用1吨大小带温度控制反应釜，在25-30℃下加入700公斤水、20公斤氢氧化钠，搅拌10分钟；再缓慢加入60公斤聚乙烯亚胺，缓慢搅拌20分钟到聚乙烯亚胺完全溶解；再缓慢加入无水哌嗪、加药量30公斤，加药速度2公斤/分钟左右，搅拌30分钟；再缓慢滴入二硫化碳溶液(约一秒一滴)，二硫化碳加药量为80公斤，当温度大于35℃时停止加药，二硫化碳完全加完后再搅拌1.5-2小时，升高温度到60℃±1℃，加入50公斤碳酸钠，搅拌30分钟再加入100公斤硫化钠，加药完成后再反应4小时，最终生成棕色液体产品，置于室温下存放。
使用方法为：合成后产品加药量在20-100ppm，可将各种形态的废水中浓度为500mg/L以下的重金属铜降低到达标排放。
实施例3
使用1吨大小带温度控制反应釜，在25-30℃下加入650公斤水、15公斤氢氧化钠，搅拌10分钟；再缓慢加入45公斤聚乙烯亚胺，缓慢搅拌30分钟到聚乙烯亚胺完全溶解；再缓慢加入无水哌嗪、加药量55公斤，加药速度1公斤/分钟左右，搅拌10-30分钟；再缓慢滴入二硫化碳溶液(约一秒一滴)，二硫化碳加药量为90公斤，当温度大于35℃时停止加药，二硫化碳完全加完后再搅拌1.5-2小时，升高温度到60℃±1℃，加入55公斤碳酸钠，搅拌30分钟再加入90公斤硫化钠，加药完成后再反应4小时，最终生成棕色液体产品，置于室温下存放。
使用方法为：合成后产品加药量在20-100ppm，可将各种形态的废水中浓度为500mg/L以下的重金属铜降低到达标排放。
实施例4
使用1吨大小带温度控制反应釜，在25-30℃下加入700公斤水、18公斤氢氧化钠，搅拌10分钟；再缓慢加入45公斤聚乙烯亚胺，缓慢搅拌30分钟到聚乙烯亚胺完全溶解；再缓慢加入无水哌嗪、加药量60公斤，加药速度1公斤/分钟左右，搅拌10-30分钟；再缓慢滴入二硫化碳溶液(约一秒一滴)，二硫化碳加药量为95公斤，当温度大于35℃时停止加药，二硫化碳完全加完后再搅拌1.5-2小时，升高温度到60℃±1℃，加入70公斤碳酸钠，搅拌30分钟再加入85公斤硫化钠，加药完成后再反应4小时，最终生成棕色液体产品，置于室温下存放。
使用方法为：合成后产品加药量在20-100ppm，可将各种形态的废水中浓度为500mg/L以下的重金属铜降低到达标排放。

Claims (10)

1.一种处理废水中络合态重金属铜的重金属捕捉剂，其特征在于，由如下质量份数比的组分制造而成：
2.如权利要求1所述的一种处理废水中络合态重金属铜的重金属捕捉剂，其特征在于：
所述高分子聚乙烯亚胺选自分子量不小于800的聚乙烯亚胺中的一种或几种。
3.如权利要求1所述的一种处理废水中络合态重金属铜的重金属捕捉剂，其特征在于：
所述含硫盐选自碱金属或碱土金属的硫化盐或硫氢化盐中的一种或几种。
4.如权利要求1所述的一种处理废水中络合态重金属铜的重金属捕捉剂，其特征在于：
所述碳酸盐选自碱金属或碱土金属的碳酸盐中的一种或几种。
5.如权利要求1所述的一种处理废水中络合态重金属铜的重金属捕捉剂，其特征在于：
所述氢氧化物选自碱金属或碱土金属的氢氧化物中的一种或几种。
6.如权利要求1所述的一种处理废水中络合态重金属铜的重金属捕捉剂，其特征在于，具体制备工艺如下所述：
S1、在25-30℃下，将水和氢氧化物混合搅拌10-15分钟；
S2、加入聚乙烯亚胺，搅拌至二乙烯三胺完全混匀；
S3、加入无水哌嗪，搅拌10-30分钟；
S4、加入二硫化碳，添加完后再搅拌1.5-2小时；
S5、升温体系温度至50-65℃后，加入碳酸盐搅拌10-30分钟；
S4、加入含硫盐，添加完成后再搅拌3-5小时。
7.如权利要求1所述的一种处理废水中络合态重金属铜的重金属捕捉剂，其特征在于：
在步骤S3中，无水哌嗪被缓慢添加至S2的混合液中；
所述无水哌嗪被添加的加药速度为0.5-3公斤/分钟。
8.如权利要求1所述的一种处理废水中络合态重金属铜的重金属捕捉剂，其特征在于：
在步骤S4中，二硫化碳被缓慢滴加至S3的混合液中；
在步骤S4中，添加二硫化碳的过程中，体系温度保持在35℃以下。
9.如权利要求1所述的一种处理废水中络合态重金属铜的重金属捕捉剂，其特征在于：
所述滴加的时间为1-3小时。
10.如权利要求1所述的一种处理废水中络合态重金属铜的重金属捕捉剂，其特征在于：
向废水中，加入所述重金属捕捉剂的加药量为20-100ppm。
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