申請日2016.05.12
公開(公告)日2016.09.21
IPC分類號C02F9/04; B01J20/12; C02F101/20
摘要
本發(fā)明公開了一種含鉛廢水的處理工藝，其包括廢水過濾、調(diào)節(jié)pH值，改性蒙脫石重金屬吸附劑吸附、二次過濾和廢水檢驗排放等步驟;本發(fā)明中的含重金屬鉛廢水處理工藝簡單，效果優(yōu)良，經(jīng)處理后的廢水能夠達到排放標準，采用的改性蒙脫石重金屬吸附劑制作工藝簡單易行，采用的改性蒙脫石重金屬吸附劑在處理完廢水后，經(jīng)簡單處理可以重復使用。
權(quán)利要求書
1.一種含鉛廢水的處理工藝，其特征在于包括以下步驟：
一、廢水過濾;
二、將廢水的pH值調(diào)節(jié)至6～7.5;
三、按40～50kg/m3添加量向廢水中添加改性蒙脫石重金屬吸附劑，并曝氣處理20～60小時;
四、過濾除去吸附重金屬鉛后的改性蒙脫石重金屬吸附劑;
五、處理后的廢水經(jīng)檢驗合格后排放。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含鉛廢水的處理工藝，其特征在于所述的改性蒙脫石重金屬吸附劑由以下步驟制得：
a)蒙脫石提純，提純后按固液質(zhì)量比為1：2～5配制蒙脫石分散液;
b)向步驟a中配制的蒙脫石分散液中加入羥基鋁離子溶液，超聲分散10～30分鐘后，將溶液干燥，制得插層改性蒙脫石;其中蒙脫石分散液與羥基鋁離子溶液的質(zhì)量比為1:3～7;
c)將步驟b制得的插層改性蒙脫石在300～450℃下焙燒1～1.5小時;
d)將經(jīng)步驟c焙燒后的插層改性蒙脫石加入到6mol/L的氯化鈉溶液中，超聲處理15～20分鐘，并干燥后制得改性蒙脫石重金屬吸附劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含鉛廢水的處理工藝，其特征在于：所述步驟二中采用1mol/L的乙酸和1mol/L的乙酸鉀調(diào)節(jié)pH值。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種含鉛廢水的處理工藝，其特征在于：所述步驟a中的蒙脫石提純處理為先將蒙脫石研磨至400目至600目，然后在75%乙醇溶液中浸泡20～30分鐘，之后在pH為4.5～5的鹽酸中浸泡10～15分鐘，最后用去離子水清洗1～3次后干燥。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種含鉛廢水的處理工藝，其特征在于所述的羥基鋁離子溶液由以下方法制得：0.003～0.03mol/L氯化鋁加入到pH為7.5～8.5的氫氧化鈉溶液制得，其中控制氫氧根離子和鋁離子的摩爾比為1.8～2.5：1。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種含鉛廢水的處理工藝，其特征在于：所述的改性蒙脫石重金屬吸附劑在吸附重金屬鉛后可以在5～7mol/L的氯化鈉溶液中超聲處理0.5～2.5小時后回收再次用于處理含鉛廢水。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種含鉛廢水的處理工藝，其特征在于：所述步驟c中，控制插層改性蒙脫石焙燒時的升溫速率為1～5℃/分鐘，焙燒后自然降溫。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種含鉛廢水的處理工藝，其特征在于：所述羥基鋁離子溶液在制備過程中，氯化鋁溶液在18～24分鐘內(nèi)勻速加入到氫氧化鈉溶液中，并控制加入時的溫度為70～90℃。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種含鉛廢水的處理工藝，其特征在于：所述羥基鋁離子溶液在制備過程中，氯化鋁溶液在20分鐘內(nèi)勻速加入到氫氧化鈉溶液中，并控制加入時的溫度為90℃。
說明書
一種含鉛廢水的處理工藝
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種含鉛廢水的處理工藝。
背景技術(shù)
鉛常被用作原料應用于蓄電池、電鍍、顏料、橡膠、農(nóng)藥、燃料等制造業(yè)。鉛板制作工藝中排放的酸性廢水(pH=3)鉛濃度最高，電鍍廢液產(chǎn)生的廢水鉛濃度也很高。鉛是自然界分布很廣的元素，也是工業(yè)中常使用的元素之一。鉛和可溶性鉛鹽都有毒性，含鉛廢水對人體健康和動植物生長都有嚴重危害。如每日攝取鉛量超過0.3-1.0mg，就可在人體內(nèi)積累，引起貧血、神經(jīng)炎等。隨著工業(yè)技術(shù)的迅速發(fā)展，工業(yè)廢水中的重金屬鉛作為一類污染物，國家排放標準中明確規(guī)定含鉛廢水的排放標準為鉛總含1mg/L。含鉛廢水來自各種電池車間、選礦廠、石油化工廠等，電池工業(yè)是含鉛廢水的最主要來源;據(jù)報道，每生產(chǎn)1個電池就造成鉛損失4.54-6810mg，其次是石油工業(yè)生產(chǎn)汽油添加劑。盡管鉛不如銅、鎘那樣常見，但它卻是廢水中的普通組分。尤其是電池廠在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量含鉛廢水，廢水中鉛含量超出國家標準百倍，對地下水源構(gòu)成很大威脅，如果不進行處理而任意排放，必然給環(huán)境與社會帶來極大的危害。
現(xiàn)有的含鉛廢水處理技術(shù)中，離子交換法、沉淀法、吸附法和電解法是應用較多、較成熟的可靠技術(shù)。但是也存在眾多的不足，例如電解法，雖然去除重金屬鉛離子的效果還不錯，但是在處理過程中，特別是大量廢水的處理過程中會消耗大量的電能，其能源消耗較大，難以符合目前所倡導的節(jié)能減排的要求;沉淀法，沉淀法又通常可分為化學沉淀和物理沉淀，化學沉淀就是往廢水中添加大量的堿，使廢水呈堿性，然后生成難溶的沉淀物，經(jīng)過濾除去，物理方法是往含重金屬廢水中添加絮凝劑，絮凝劑多為膠體，利用其表面大量相仿電荷吸附重金屬離子，然后靠重力沉降后經(jīng)過濾等方法除去;離子交換法和吸附法，雖然操作簡單，能耗小，但是也存在單一方法處理時效果不佳的問題。
發(fā)明內(nèi)容
為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種能耗低，處理工藝簡單易行，對重金屬鉛的處理效果良好，處理廢水后的處理劑能夠循環(huán)使用的含鉛廢水處理工藝。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：
一種含鉛廢水的處理工藝，包括以下步驟：
一、廢水過濾;
二、將廢水的pH值調(diào)節(jié)至6～7.5;
三、按40～50kg/m3添加量向廢水中添加改性蒙脫石重金屬吸附劑，并曝氣處理20～60小時;
四、過濾除去吸附重金屬鉛后的改性蒙脫石重金屬吸附劑;
五、處理后的廢水經(jīng)檢驗合格后排放。
含鉛廢水中雖然主要的污染物是其中的重金屬鉛離子，但是廢水中難免會有大體積的固體廢棄物，需要除去，以防對之后的重金屬鉛處理過程產(chǎn)生不良影響;重金屬鉛在酸性環(huán)境中的溶解度最高，在處理前將廢水的pH值調(diào)節(jié)至6～7.5的近中性環(huán)境可以在一定程度上降低廢水中的重金屬鉛的含量，同時不過度的調(diào)節(jié)pH使廢水呈堿性或強堿性，這樣可以降低堿溶液的投入，也可以減少廢水處理后再次調(diào)節(jié)pH值的步驟，簡化工藝;改性蒙脫石重金屬吸附劑處理時，曝氣處理，其一是利用氣流進行攪拌作用，使重金屬吸附劑與廢水的接觸增多，二來是向其中通入大量的氧氣，可以通過反應去除廢水中的一些高耗氧量污染物。
作為優(yōu)選，改性蒙脫石重金屬吸附劑由以下步驟制得：
a)蒙脫石提純，提純后按固液質(zhì)量比為1：2～5配制蒙脫石分散液;
b)向步驟a中配制的蒙脫石分散液中加入羥基鋁離子溶液，超聲分散10～30分鐘后，將溶液干燥，制得插層改性蒙脫石;其中蒙脫石分散液與羥基鋁離子溶液的質(zhì)量比為1:3～7;
c)將步驟b制得的插層改性蒙脫石在300～450℃下焙燒1～1.5小時;
d)將經(jīng)步驟c焙燒后的插層改性蒙脫石加入到6mol/L的氯化鈉溶液中，超聲處理15～20分鐘，并干燥后制得改性蒙脫石重金屬吸附劑。
蒙脫石是一種層狀的鋁硅酸鹽礦物，其層間具有豐富的可交換陽離子，而且由于其具有的層間結(jié)構(gòu)，具有一定的吸附性能，但是由于其層間距在1nm左右，由于其層間可交換離子的存在，能夠吸附的重金屬離子有限，需要對其進行改性處理;羥基鋁離子是一種以鋁離子為中心離子，眾多羥基由于離子帶電性圍繞鋁離子形成的大型聚合離子團，其可以在水溶液中穩(wěn)定的存在，由于其外層有大量的羥基包圍，因此其具有異常優(yōu)良的離子交換性能，而且該種聚合離子團的尺寸合適，與蒙脫石的層間距相近，經(jīng)處理后可以進入蒙脫石的層間，并將層狀的蒙脫石撐開一定距離，增加蒙脫石的層間距，在蒙脫石層間起到柱撐作用，使蒙脫石的吸附性能變的更加優(yōu)良，能夠具有更加優(yōu)良的吸附性能，也能拓展其吸附的吸附物種類;高溫焙燒后，可以除去其中的羥基，使層間的羥基鋁離子變?yōu)榧{米氧化鋁，將蒙脫石層間結(jié)構(gòu)撐開，擴大層間距。
作為優(yōu)選，步驟二中采用1mol/L的乙酸和1mol/L的乙酸鉀調(diào)節(jié)pH值。
作為優(yōu)選，步驟a中的蒙脫石提純處理為先將蒙脫石研磨至400目至600目，然后在75%乙醇溶液中浸泡20～30分鐘，之后在pH為4.5～5的鹽酸中浸泡10～15分鐘，最后用去離子水清洗1～3次后干燥。
蒙脫石提純處理過程，先后在乙醇和鹽酸中浸泡，可以去除蒙脫石表面附著的有機物和雜質(zhì)，特別是鹽酸處理，可以去除填充在蒙脫石孔道和層間的無機雜質(zhì)，是其具有更多的吸附空間，具有更強的吸附能力。
作為優(yōu)選，羥基鋁離子溶液由以下方法制得：0.003～0.03mol/L氯化鋁加入到pH為7.5～8.5的氫氧化鈉溶液制得，其中控制氫氧根離子和鋁離子的摩爾比為1.8～2.5：1。
作為優(yōu)選，改性蒙脫石重金屬吸附劑在吸附重金屬鉛后可以在5～7mol/L的氯化鈉溶液中超聲處理0.5～2.5小時后回收再次用于處理含鉛廢水。
作為優(yōu)選，步驟c中，控制插層改性蒙脫石焙燒時的升溫速率為1～5℃/分鐘，焙燒后自然降溫。
緩慢的升溫速率可以使改性蒙脫石層間的氧化鋁結(jié)晶更加完整。
作為優(yōu)選，羥基鋁離子溶液在制備過程中，氯化鋁溶液在18～24分鐘內(nèi)勻速加入到氫氧化鈉溶液中，并控制加入時的溫度為70～90℃。
作為優(yōu)選，羥基鋁離子溶液在制備過程中，氯化鋁溶液在20分鐘內(nèi)勻速加入到氫氧化鈉溶液中，并控制加入時的溫度為90℃。
羥基鋁離子雖然是一種可以穩(wěn)定存在的聚合陽離子團，但是在制備過程中如果添加的速率過慢或者過快都會影響羥基鋁離子的形成，也會影響所形成的羥基鋁離子的穩(wěn)定性。
因此，本發(fā)明具有以下有益效果：
(1)本發(fā)明中的含重金屬鉛廢水處理工藝簡單，效果優(yōu)良，經(jīng)處理后的廢水能夠達到排放標準;
(2)本發(fā)明中所采用的改性蒙脫石重金屬吸附劑制作工藝簡單易行;
(3)本發(fā)明中所采用的改性蒙脫石重金屬吸附劑在處理完廢水后，經(jīng)簡單處理可以重復使用。
具體實施方式
下面結(jié)合具體實施方式對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步的說明。
實施例1
一種含鉛廢水的處理工藝，包括以下步驟：
一、廢水過濾;
二、將廢水的pH值調(diào)節(jié)至7;
三、按45kg/m3添加量向廢水中添加改性蒙脫石重金屬吸附劑，并曝氣處理40小時;
四、過濾除去吸附重金屬鉛后的改性蒙脫石重金屬吸附劑;
五、處理后的廢水經(jīng)檢驗合格后排放。
其中，改性蒙脫石重金屬吸附劑由以下步驟制得：
a)蒙脫石按固液質(zhì)量比為1：4配制蒙脫石分散液;
b)向步驟a中配制的蒙脫石分散液中加入羥基鋁離子溶液，超聲分散20分鐘后，將溶液干燥，制得插層改性蒙脫石;其中蒙脫石分散液與羥基鋁離子溶液的質(zhì)量比為1:5;羥基鋁離子溶液由以下方法制得：0.01mol/L氯化鋁加入到pH為8的氫氧化鈉溶液制得，其中控制氫氧根離子和鋁離子的摩爾比為2.1：1;
c)將步驟b制得的插層改性蒙脫石在370℃下焙燒1.3小時;
d)將經(jīng)步驟c焙燒后的插層改性蒙脫石加入到6mol/L的氯化鈉溶液中，超聲處理17分鐘，并干燥后制得改性蒙脫石重金屬吸附劑。
實施例2
一種含鉛廢水的處理工藝，包括以下步驟：
一、廢水過濾;
二、將廢水的pH值調(diào)節(jié)至7;
三、按45kg/m3添加量向廢水中添加改性蒙脫石重金屬吸附劑，并曝氣處理40小時;
四、過濾除去吸附重金屬鉛后的改性蒙脫石重金屬吸附劑;
五、處理后的廢水經(jīng)檢驗合格后排放;
六、改性蒙脫石重金屬吸附劑在吸附重金屬鉛后可以在6mol/L的氯化鈉溶液中超聲處理1.5小時后回收再次用于處理含鉛廢水。
其中，改性蒙脫石重金屬吸附劑由以下步驟制得：
a)蒙脫石提純，提純后按固液質(zhì)量比為1：4配制蒙脫石分散液;蒙脫石提純處理為先將蒙脫石研磨至500，然后在75%乙醇溶液中浸泡25分鐘，之后在pH為4.7的鹽酸中浸泡13分鐘，最后用去離子水清洗2次后干燥;
b)向步驟a中配制的蒙脫石分散液中加入羥基鋁離子溶液，超聲分散20分鐘后，將溶液干燥，制得插層改性蒙脫石;其中蒙脫石分散液與羥基鋁離子溶液的質(zhì)量比為1:5;羥基鋁離子溶液由以下方法制得：0.01mol/L氯化鋁加入到pH為8的氫氧化鈉溶液制得，其中控制氫氧根離子和鋁離子的摩爾比為2.1：1;
c)將步驟b制得的插層改性蒙脫石在300～450℃下焙燒1.3小時;
d)將經(jīng)步驟c焙燒后的插層改性蒙脫石加入到6mol/L的氯化鈉溶液中，超聲處理17分鐘，并干燥后制得改性蒙脫石重金屬吸附劑。
實施例3
一種含鉛廢水的處理工藝，包括以下步驟：
一、廢水過濾;
二、采用1mol/L的乙酸和1mol/L的乙酸鉀，將廢水的pH值調(diào)節(jié)至6;
三、按40kg/m3添加量向廢水中添加改性蒙脫石重金屬吸附劑，并曝氣處理20小時;
四、過濾除去吸附重金屬鉛后的改性蒙脫石重金屬吸附劑;
五、處理后的廢水經(jīng)檢驗合格后排放;
六、改性蒙脫石重金屬吸附劑在吸附重金屬鉛后可以在5mol/L的氯化鈉溶液中超聲處理0.5小時后回收再次用于處理含鉛廢水。
其中，改性蒙脫石重金屬吸附劑由以下步驟制得：
a)蒙脫石提純，提純后按固液質(zhì)量比為1：2配制蒙脫石分散液;蒙脫石提純處理為先將蒙脫石研磨至400目，然后在75%乙醇溶液中浸泡20分鐘，之后在pH為4.5的鹽酸中浸泡10分鐘，最后用去離子水清洗1次后干燥;
b)向步驟a中配制的蒙脫石分散液中加入羥基鋁離子溶液，超聲分散10分鐘后，將溶液干燥，制得插層改性蒙脫石，蒙脫石分散液與羥基鋁離子溶液的質(zhì)量比為1:3;其中，羥基鋁離子溶液由以下方法制得：0.003mol/L氯化鋁加入到pH為7.5的氫氧化鈉溶液制得，其中控制氫氧根離子和鋁離子的摩爾比為1.8：1，羥基鋁離子溶液在制備過程中，氯化鋁溶液在18分鐘內(nèi)勻速加入到氫氧化鈉溶液中，并控制加入時的溫度為70℃;
c)將步驟b制得的插層改性蒙脫石在300℃下焙燒1小時;控制插層改性蒙脫石焙燒的升溫速率為1℃/分鐘，焙燒后自然降溫;
d)將經(jīng)步驟c焙燒后的插層改性蒙脫石加入到6mol/L的氯化鈉溶液中，超聲處理15分鐘，并干燥后制得改性蒙脫石重金屬吸附劑。
實施例4
一種含鉛廢水的處理工藝，包括以下步驟：
一、廢水過濾;
二、采用1mol/L的乙酸和1mol/L的乙酸鉀，將廢水的pH值調(diào)節(jié)至7;
三、按45kg/m3添加量向廢水中添加改性蒙脫石重金屬吸附劑，并曝氣處理40小時;
四、過濾除去吸附重金屬鉛后的改性蒙脫石重金屬吸附劑;
五、處理后的廢水經(jīng)檢驗合格后排放;
六、改性蒙脫石重金屬吸附劑在吸附重金屬鉛后可以在6mol/L的氯化鈉溶液中超聲處理1.5小時后回收再次用于處理含鉛廢水。
其中，改性蒙脫石重金屬吸附劑由以下步驟制得：
a)蒙脫石提純，提純后按固液質(zhì)量比為1：4配制蒙脫石分散液;蒙脫石提純處理為先將蒙脫石研磨至500目，然后在75%乙醇溶液中浸泡25分鐘，之后在pH為4.7的鹽酸中浸泡12分鐘，最后用去離子水清洗2次后干燥;
b)向步驟a中配制的蒙脫石分散液中加入羥基鋁離子溶液，超聲分散20分鐘后，將溶液干燥，制得插層改性蒙脫石，蒙脫石分散液與羥基鋁離子溶液的質(zhì)量比為1:5;其中，羥基鋁離子溶液由以下方法制得：0.01mol/L氯化鋁加入到pH為8的氫氧化鈉溶液制得，其中控制氫氧根離子和鋁離子的摩爾比為2.1：1，羥基鋁離子溶液在制備過程中，氯化鋁溶液在21分鐘內(nèi)勻速加入到氫氧化鈉溶液中，并控制加入時的溫度為80℃;
c)將步驟b制得的插層改性蒙脫石在370℃下焙燒1.3小時;控制插層改性蒙脫石焙燒的升溫速率為3℃/分鐘，焙燒后自然降溫;
d)將經(jīng)步驟c焙燒后的插層改性蒙脫石加入到6mol/L的氯化鈉溶液中，超聲處理17分鐘，并干燥后制得改性蒙脫石重金屬吸附劑。
實施例5
一種含鉛廢水的處理工藝，包括以下步驟：
一、廢水過濾;
二、采用1mol/L的乙酸和1mol/L的乙酸鉀，將廢水的pH值調(diào)節(jié)至7.5;
三、按50kg/m3添加量向廢水中添加改性蒙脫石重金屬吸附劑，并曝氣處理60小時;
四、過濾除去吸附重金屬鉛后的改性蒙脫石重金屬吸附劑;
五、處理后的廢水經(jīng)檢驗合格后排放;
六、改性蒙脫石重金屬吸附劑在吸附重金屬鉛后可以在7mol/L的氯化鈉溶液中超聲處理2.5小時后回收再次用于處理含鉛廢水。
其中，改性蒙脫石重金屬吸附劑由以下步驟制得：
a)蒙脫石提純，提純后按固液質(zhì)量比為1：5配制蒙脫石分散液;蒙脫石提純處理為先將蒙脫石研磨至600目，然后在75%乙醇溶液中浸泡30分鐘，之后在pH為5的鹽酸中浸泡15分鐘，最后用去離子水清洗3次后干燥;
b)向步驟a中配制的蒙脫石分散液中加入羥基鋁離子溶液，超聲分散30分鐘后，將溶液干燥，制得插層改性蒙脫石，蒙脫石分散液與羥基鋁離子溶液的質(zhì)量比為1:7;其中，羥基鋁離子溶液由以下方法制得：0.03mol/L氯化鋁加入到pH為8.5的氫氧化鈉溶液制得，其中控制氫氧根離子和鋁離子的摩爾比為2.5：1，羥基鋁離子溶液在制備過程中，氯化鋁溶液在24分鐘內(nèi)勻速加入到氫氧化鈉溶液中，并控制加入時的溫度為90℃;
c)將步驟b制得的插層改性蒙脫石在450℃下焙燒1.5小時;控制插層改性蒙脫石焙燒的升溫速率為5℃/分鐘，焙燒后自然降溫;
d)將經(jīng)步驟c焙燒后的插層改性蒙脫石加入到6mol/L的氯化鈉溶液中，超聲處理20分鐘，并干燥后制得改性蒙脫石重金屬吸附劑。
通過本發(fā)明可以實現(xiàn)以下技術(shù)指標：
經(jīng)本發(fā)明中的處理工藝處理后的含鉛廢水中鉛含量≤0.1mg/L。
