申請(qǐng)日2015.09.30

　　公開(公告)日2015.12.23

　　IPC分類號(hào)B01J20/26; B01J20/28; C02F101/20; C02F1/28; C02F1/62; B01J20/30

　　摘要

　　本發(fā)明涉及一種利用γ-聚谷氨酸去除電鍍廢水中銅離子的裝置及方法，包括反應(yīng)裝置、進(jìn)水箱和加藥箱，其中，進(jìn)水箱和加藥箱均與反應(yīng)裝置連通，反應(yīng)裝置內(nèi)部分為上端的反應(yīng)腔室和下端的貯渣排渣腔室，兩者之間通過排渣漏斗隔開，排渣漏斗的下端開口處設(shè)置導(dǎo)渣裝置。將γ-聚谷氨酸溶液和含銅廢液加入到反應(yīng)裝置的反應(yīng)腔室中，攪拌，反應(yīng);銅離子絮凝物沿著排渣漏斗進(jìn)入貯渣排渣腔室中，并在導(dǎo)渣裝置的引導(dǎo)作用下，下落到貯渣排渣腔室的邊緣;廢水中銅離子絮凝完畢后，打開排水閥，將凈化水排出;當(dāng)完成設(shè)定個(gè)處理周期后，將貯渣排渣腔室中的銅離子絮凝物排出。由于排渣漏斗和導(dǎo)渣裝置的隔離作用，絮凝體不易被水流激起重新回到反應(yīng)系統(tǒng)。

　　摘要附圖

 

　　權(quán)利要求書

　　1.一種利用γ-聚谷氨酸去除電鍍廢水中銅離子的裝置，其特征在于：包括反應(yīng)裝置、進(jìn) 水箱和加藥箱，其中，進(jìn)水箱和加藥箱均與反應(yīng)裝置連通，反應(yīng)裝置內(nèi)部分為上端的反應(yīng)腔 室和下端的貯渣排渣腔室，兩者之間通過排渣漏斗隔開，排渣漏斗的下端開口處設(shè)置導(dǎo)渣裝 置。

　　2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于：所述反應(yīng)裝置內(nèi)部還設(shè)置有攪拌裝置。

　　3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于：所述導(dǎo)渣裝置為半球形，該半球形導(dǎo)渣裝 置的半徑大于排渣漏斗下端開口的半徑。

　　4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于：所述導(dǎo)渣裝置為錐體。

　　5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于：所述加藥箱與反應(yīng)腔室的上端連通，進(jìn)水 箱與反應(yīng)腔室的下端連通。

　　6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于：所述反應(yīng)腔室內(nèi)設(shè)置液位計(jì)，加藥箱和反 應(yīng)腔室之間連接有計(jì)量泵。

　　7.一種利用γ-聚谷氨酸去除電鍍廢水中銅離子的方法，其特征在于：包括如下步驟：

　　1)將γ-聚谷氨酸溶液和含銅廢液加入到反應(yīng)裝置的反應(yīng)腔室中，攪拌，反應(yīng);

　　2)銅離子絮凝物沿著排渣漏斗進(jìn)入貯渣排渣腔室中，并在導(dǎo)渣裝置的引導(dǎo)作用下，下落 到貯渣排渣腔室的邊緣;

　　3)廢水中銅離子絮凝完畢后，打開排水閥，將凈化水排出，一個(gè)處理周期完成;

　　4)當(dāng)完成設(shè)定個(gè)處理周期后，將貯渣排渣腔室中的銅離子絮凝物排出。

　　8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于：步驟1)中，γ-聚谷氨酸溶液的濃度為10-12g/L， γ-聚谷氨酸溶液與含銅廢液的體積比為1:40-1:30。

　　9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于：步驟1)中，反應(yīng)的溫度為15-30℃，反應(yīng) 的時(shí)間為8-10min。

　　10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于：步驟4)中，當(dāng)裝置連續(xù)運(yùn)行8-12小 時(shí)，進(jìn)行清渣。

　　說明書

　　一種利用γ-聚谷氨酸去除電鍍廢水中銅離子的裝置及方法

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明涉及一種利用γ-聚谷氨酸去除電鍍廢水中銅離子的裝置及方法。

　　技術(shù)背景

　　隨著我國(guó)工業(yè)化和城鎮(zhèn)化步伐的快速推進(jìn)，各類采礦廢渣、電鍍廢水、冶金及金屬加 工廢水的無序排放正使得我國(guó)的重金屬污染問題日益突出，重金屬污染事件層出不窮。重 金屬(如含鎘、汞、鉛、銅等)污染持久性強(qiáng)、對(duì)生物有富集作用以及能產(chǎn)生放大效應(yīng)等， 而且大部分的重金屬元素污染都有著較高的生物毒性,即便是濃度很小，所產(chǎn)生的污染效 果和危害性也是十分顯著的。

　　銅污染是重金屬污染中比較常見的一種，近年來曾經(jīng)有一些報(bào)道海灣地區(qū)銅污染造成 牡蠣肉變綠的事件。銅元素是人體所必須的微量元素，它參與人體30多種酶和金屬蛋白的 合成，但過量攝入銅元素，會(huì)在肝臟中產(chǎn)生蓄積，從而造成人體銅中毒。有證據(jù)表明銅元 素可誘導(dǎo)B-淀粉樣蛋白(一種神經(jīng)毒性蛋白)的聚集，可能引起老年癡呆癥。同時(shí)有調(diào)查 顯示帕金森病患病率增加與銅元素的長(zhǎng)時(shí)間顯露有關(guān)聯(lián)。當(dāng)濃度超過0.6ppm時(shí)，會(huì)對(duì)水稻 的生長(zhǎng)發(fā)育產(chǎn)生危害�？傊�，銅離子會(huì)污染地表水、地下水及土壤，對(duì)人類健康和水生動(dòng) 植物帶來極大危害。

　　γ-聚谷氨酸(Poly-γ-GlutamicAcid)，簡(jiǎn)稱γ-PGA，是一種由微生物合成的高分子聚合物。 γ-聚谷氨酸的特點(diǎn)之一是它能夠吸附水溶液中的金屬陽(yáng)離子，這是由于其結(jié)構(gòu)中具有COO- 反應(yīng)活性基團(tuán)，這種COO-反應(yīng)活性基團(tuán)對(duì)銅離、汞離子、鋅離子、鉻離子等具有鍵和作 用。γ-聚谷氨酸是由微生物發(fā)酵而來，在納豆(黃豆發(fā)酵豆)中被首次發(fā)現(xiàn)，具有水溶性 和強(qiáng)吸附性等特點(diǎn)。需要強(qiáng)調(diào)的是，這種物質(zhì)無毒、可生物降解，不管是對(duì)環(huán)境還是對(duì)人 體都沒有危害，符合環(huán)境友好的需求。

　　工業(yè)廢水中的銅離子可由化學(xué)沉降法、離子交換法和吸附等方法去除。但電鍍廢水中 的銅離子常與其他金屬離子及絡(luò)合物共存，使得這些方法在處理銅離子，特別是去除低濃 度銅離子時(shí)效果不甚理想，因而近年來使用γ-聚谷氨酸吸附絮凝去除重金屬得到越來越多 的關(guān)注。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種利用γ-聚谷氨酸去除電鍍廢水中銅離子的裝置及 方法，可以控制進(jìn)水流量、γ-聚谷氨酸量及水力停留時(shí)間，通過攪拌使γ-聚谷氨酸和銅離子充 分接觸，并使沉淀絮體得到保護(hù)，可以批量處理含銅廢液，提高銅離子的去除效率。

　　為了解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案為：

　　一種利用γ-聚谷氨酸去除電鍍廢水中銅離子的裝置，包括反應(yīng)裝置、進(jìn)水箱和加藥箱， 其中，進(jìn)水箱和加藥箱均與反應(yīng)裝置連通，反應(yīng)裝置內(nèi)部分為上端的反應(yīng)腔室和下端的貯渣 排渣腔室，兩者之間通過排渣漏斗隔開，排渣漏斗的下端開口處設(shè)置導(dǎo)渣裝置。

　　優(yōu)選的，所述反應(yīng)裝置內(nèi)部還設(shè)置有攪拌裝置。攪拌裝置可以促進(jìn)裝置內(nèi)溶液的混合， 促進(jìn)γ-聚谷氨酸對(duì)銅離子的吸附作用。

　　優(yōu)選的，所述導(dǎo)渣裝置為半球形，該半球形導(dǎo)渣裝置的半徑大于排渣漏斗下端開口的半 徑。由于導(dǎo)渣裝置位于排渣漏斗的正下方，當(dāng)導(dǎo)渣裝置的半徑較大時(shí)，可以在留出排渣縫隙 的同時(shí)，將絮凝物導(dǎo)入貯渣排渣腔室，并有效防止了反應(yīng)腔室中溶液的流動(dòng)對(duì)貯渣排渣腔室 中的絮凝物產(chǎn)生擾動(dòng)，有利于絮凝物的收集。

　　優(yōu)選的，所述導(dǎo)渣裝置為錐體。錐體的上部分可以伸入到排渣漏斗的下端開口，也可以 設(shè)置于排渣漏斗的下端開口的下端，可以更好地對(duì)絮凝物起到導(dǎo)送和保護(hù)的作用。

　　優(yōu)選的，所述加藥箱與反應(yīng)腔室的上端連通。加藥箱與反映腔室的上端連通，可以使γ- 聚谷氨酸更好地與廢水混合，防止γ-聚谷氨酸在擴(kuò)散的過程中進(jìn)入到貯渣排渣腔室中，造成 浪費(fèi)。

　　優(yōu)選的，所述進(jìn)水箱與反應(yīng)腔室的下端連通。

　　優(yōu)選的，反應(yīng)腔室的下端設(shè)置排水閥。當(dāng)廢水處理一段時(shí)間后，開啟該排水閥即可將凈 化后的廢水排出，可以不用打開貯渣排渣腔室，有效地將絮凝物進(jìn)行了隔離。

　　優(yōu)選的，貯渣排渣腔室的下端設(shè)置有排渣出水閥。擋貯渣排渣腔室中的絮凝物積累到一 定量，可以將腔室內(nèi)的水排出，然后將絮凝物排出。

　　優(yōu)選的，所述反應(yīng)腔室內(nèi)設(shè)置液位計(jì)，加藥箱和反應(yīng)腔室之間連接有計(jì)量泵。液位計(jì)可 以控制投入的廢水的量，計(jì)量泵可以控制γ-聚谷氨酸的加入量，從而控制γ-聚谷氨酸與廢水的 比例，獲得最佳的凈化效果。

　　一種利用γ-聚谷氨酸去除電鍍廢水中銅離子的方法，包括如下步驟：

　　1)將γ-聚谷氨酸溶液和含銅廢液加入到反應(yīng)裝置的反應(yīng)腔室中，攪拌，反應(yīng);

　　2)銅離子絮凝物沿著排渣漏斗進(jìn)入貯渣排渣腔室中，并在導(dǎo)渣裝置的引導(dǎo)作用下，下落 到貯渣排渣腔室的邊緣;

　　3)廢水中銅離子絮凝完畢后，打開排水閥，將凈化水排出，一個(gè)處理周期完成;

　　4)當(dāng)完成設(shè)定個(gè)處理周期后，將貯渣排渣腔室中的銅離子絮凝物排出。

　　優(yōu)選的，步驟1)中，γ-聚谷氨酸溶液的濃度為10-12g/L。在該濃度范圍內(nèi)，可以通過精 確控制γ-聚谷氨酸溶液的體積，來控制γ-聚谷氨酸與廢水的比例。

　　進(jìn)一步優(yōu)選的，步驟1)中，γ-聚谷氨酸溶液與含銅廢液的體積比為1:40-1:30。當(dāng)γ-聚谷 氨酸與含銅廢水的用量比例是這樣時(shí)，γ-聚谷氨酸可以有效吸附含銅廢水中的銅離子，一方 面保證了廢水中銅離子的有效去除，另一方面使γ-聚谷氨酸得到最好利用，避免了浪費(fèi)。

　　優(yōu)選的，步驟1)中，反應(yīng)的溫度為15-30℃。當(dāng)反應(yīng)的溫度在該溫度范圍內(nèi)時(shí)，γ-聚谷氨 酸吸附銅離子的速率最高，對(duì)銅離子的去除效果最好。

　　優(yōu)選的，步驟1)中，反應(yīng)的時(shí)間為8-10min。在15-30℃溫度下，反應(yīng)8-10min后，γ-聚谷 氨酸對(duì)銅離子的吸附已經(jīng)達(dá)到了平衡，而此時(shí)的平衡狀態(tài)下，單位摩爾數(shù)的γ-聚谷氨酸吸附 的銅離子的量最多，這是經(jīng)過實(shí)驗(yàn)反復(fù)驗(yàn)證而得。

　　優(yōu)選的，步驟4)中，當(dāng)裝置連續(xù)運(yùn)行8-12小時(shí)，進(jìn)行清渣。當(dāng)裝置反復(fù)運(yùn)行一段時(shí)間后， 銅離子絮凝物積累了一定量，再進(jìn)行清理，可以保證廢水凈化的連續(xù)性。由該技術(shù)特征可以 看出，本發(fā)明的裝置處理銅離子廢水可以連續(xù)處理8-12小時(shí)，大大提高了銅離子廢水的處理 效率。

　　本發(fā)明的有益效果為：

　　1、將γ-聚谷氨酸以液態(tài)形式加入，符合其極易溶于水的特點(diǎn)，也更易控制投加量;

　　2、在反應(yīng)過程中，已經(jīng)絮凝的顆粒被排渣漏斗和導(dǎo)渣裝置隔離，絮凝體不易被破壞。 在一個(gè)處理周期完成后的排水過程中，由于排渣漏斗和導(dǎo)渣裝置的隔離作用，絮凝體不易 被水流激起重新回到反應(yīng)系統(tǒng)，不會(huì)隨水流排出造成二次污染，而是貯存在下層，待多個(gè) 處理周期完成后，沉淀絮體再被集中清理。這樣保證了整個(gè)處理過程的連續(xù)性、穩(wěn)定性和 高效性。