申請(qǐng)日2013.12.04

　　公開(公告)日2014.04.09

　　IPC分類號(hào)C02F1/469; C02F103/16; C02F1/62

　　摘要

　　一種脫除電鍍廢水中重金屬離子的工藝及裝置，屬于電鍍廢水處理技術(shù)。采用連續(xù)電去離子技術(shù)對(duì)含有低濃度重金屬離子溶液進(jìn)行脫除并回收金屬離子，對(duì)環(huán)境保護(hù)起到了至關(guān)重要的作用。進(jìn)入膜堆中的金屬離子在電場(chǎng)的作用下，向陰極8方向遷移透過膜9后進(jìn)入到濃縮室13中，在循環(huán)的濃水中進(jìn)行富集，隨著時(shí)間的進(jìn)行，可以獲得較高的富集倍數(shù)及脫除效率。這一裝置可連續(xù)脫除和富集廢水中單一或混合重金屬離子，具有能耗低，環(huán)境污染少等優(yōu)點(diǎn)。

　　權(quán)利要求書

　　1.一種脫除電鍍廢水中重金屬離子的工藝及裝置，其主要特征為在陰極與陽極之間設(shè)置 交替排列的多個(gè)陰陽離子交換膜，淡化室由相鄰兩膜和隔板構(gòu)成，其中陽極一側(cè)放置陰膜， 陰極一側(cè)放置陽膜;濃縮室由相鄰兩膜和隔板構(gòu)成，其中陰極一側(cè)放置陰膜，陽極一側(cè)放置 陽膜;最外側(cè)兩個(gè)濃縮室與陰陽極之間的空間為陰極室和陽極室。在淡化室中填充按一定比 例混合的陰陽離子交換纖維或離子交換樹脂顆粒，在濃縮室中填充惰性絲網(wǎng)或一定比例混合 的陰陽離子交換纖維或樹脂，電極室中填充一定比例混合的陰陽離子交換纖維或樹脂或填充 惰性絲網(wǎng)。廢水進(jìn)入淡化室，在陰陽極之間的直流電場(chǎng)的作用下，淡化室中重金屬離子和陰 離子分別透過陽、陰離子交換膜進(jìn)入與之相鄰的濃縮室;濃縮室以酸液循環(huán)并可部分或全部 采出以獲得濃縮液;電極室以酸液循環(huán)并補(bǔ)充使其pH保持穩(wěn)定。

　　2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于脫除電鍍廢水中重金屬離子的裝置，其特征在于淡化室中 填充一定質(zhì)量比的離子交換纖維或樹脂。

　　3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于脫除電鍍廢水中重金屬離子的裝置，其特征在于其濃縮室 和電極室中流動(dòng)的濃水為硫酸、鹽酸、硝酸或以上兩種或三種酸的混合物，并保持pH穩(wěn)定。

　　4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于脫除電鍍廢水中重金屬離子的裝置，在淡化室中填充一定 質(zhì)量比的離子交換纖維或樹脂，其特征在于淡化室中填充的陰陽離子交換纖維的質(zhì)量比在80∶ 20至20∶80的范圍。

　　說明書

　　一種脫除電鍍廢水中重金屬離子的工藝及裝置

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明屬于電鍍廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，特別提供了一種電鍍廢水中重金屬離子的脫除的工 藝及裝置。

　　背景技術(shù)

　　當(dāng)今社會(huì)，隨著汽車行業(yè)和鋼鐵行業(yè)的不斷發(fā)展，采礦、冶金、金屬加工、電鍍等行業(yè) 排放的廢水已成為了水環(huán)境污染的重要源頭，對(duì)這些廢水處理的研究已成為了當(dāng)今世界的重 要研究課題之一。由于這些廢水中的重金屬離子濃度較低，而且廢水排放量大，不能自然降 解，再加上排放廢水的污染面很廣，所以對(duì)廢水處理的難度大，時(shí)間長且成本高。如今對(duì)廢 水的處理方法有化學(xué)沉淀法、微生物分離法、活性炭吸附法、蒸發(fā)濃縮法、電滲析法、離子 交換法等。這些方法對(duì)于金屬的回收利用均有一定的限制，而且很難做到痕量重金屬的監(jiān)測(cè) 及回收利用。

　　電去離子技術(shù)則利用了電去離子的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了廢水中痕量重金屬的有效分離。電去離 子技術(shù)是將離子交換樹脂填充在電滲析器的淡水室中，將離子交換技術(shù)與電滲析結(jié)合，并同 時(shí)實(shí)現(xiàn)了低濃度離子深度脫除及樹脂連續(xù)電再生的新型復(fù)合分離過程。相對(duì)于電滲析而言， 電去離子技術(shù)的淡化室內(nèi)填充樹脂，不僅有效的降低了淡化室中的電阻，而且還能提高離子 遷移的速度，從而使得在較小的電流條件下達(dá)到較大的離子向濃縮室中遷移的速率。相對(duì)于 離子交換而言，在特定的電流下，淡化室內(nèi)的樹脂呈現(xiàn)一種平衡狀態(tài)。在這種電流下，淡化 室內(nèi)水電解產(chǎn)生的H+和OH-與進(jìn)入淡化室內(nèi)原水中金屬離子的濃度達(dá)到一定的平衡，從而實(shí) 現(xiàn)了金屬離子向陰極方向傳遞的持續(xù)性。能夠達(dá)到比較好的傳遞效果。這種脫除重金屬并在 線監(jiān)測(cè)的裝置主要包括膜堆、電源、原水罐、濃縮罐和電極水罐。其中，膜堆為主要裝置， 膜堆中主要包含電極室、淡化室和濃縮室，其中兩個(gè)電極室中分別含有兩塊電極。淡化室是 主要進(jìn)行離子傳遞和離子交換的地方，在電流的作用下，進(jìn)入淡化室中的陽離子在陽離子交 換樹脂上向陰極方向移動(dòng)并且透過陽離子交換膜進(jìn)入到濃縮室中，陰離子在陰離子交換樹脂 上向陽極方向移動(dòng)并透過陰離子交換膜進(jìn)入到另一側(cè)濃縮室中，并且在兩個(gè)相通的濃縮室中 達(dá)到電平衡。從濃縮室中得到的為濃水，而從淡化室中得到的是淡水。

　　這種脫除廢水中重金屬離子的技術(shù)不僅可以實(shí)現(xiàn)對(duì)重金屬離子的回收再利用，而且更能 有效的對(duì)所排廢水中重金屬離子的脫除，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)并實(shí)現(xiàn)廢水的循環(huán)利用。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　本發(fā)明本發(fā)明的目的在于對(duì)含有低濃度的重金屬溶液中的重金屬進(jìn)行脫除、回收并對(duì)廢 水進(jìn)行進(jìn)一步凈化。從而在較低的電流下可以得到較大的回收率和純度較高的水溶液。本發(fā) 明的另一個(gè)目的在于減少重金屬離子在濃縮室的陽膜內(nèi)及外部產(chǎn)生沉淀，實(shí)現(xiàn)離子深度脫除， 延長離子交換膜使用壽命。

　　一種脫除電鍍廢水中重金屬離子的工藝及裝置，在陰極與陽極之間設(shè)置交替排列的多個(gè) 陰陽離子交換膜，淡化室由相鄰兩膜和隔板構(gòu)成，其中陽極一側(cè)放置陰膜，陰極一側(cè)放置陽 膜;濃縮室由相鄰兩膜和隔板構(gòu)成，其中陰極一側(cè)放置陰膜，陽極一側(cè)放置陽膜;最外側(cè)兩 個(gè)濃縮室與陰陽極之間的空間為陰極室和陽極室。在淡化室中填充按一定比例混合的陰陽離 子交換纖維或離子交換樹脂顆粒，在濃縮室中填充惰性絲網(wǎng)或一定比例混合的陰陽離子交換 纖維或樹脂，電極室中填充一定比例混合的陰陽離子交換纖維或樹脂或填充惰性絲網(wǎng)。廢水 進(jìn)入淡化室，在陰陽極之間的直流電場(chǎng)的作用下，淡化室中重金屬離子和陰離子分別透過陽、 陰離子交換膜進(jìn)入與之相鄰的濃縮室;濃縮室以酸液循環(huán)并可部分或全部采出以獲得濃縮液; 電極室以酸液循環(huán)并補(bǔ)充使其pH保持穩(wěn)定。

　　一種脫除電鍍廢水中重金屬離子包括方法：

　　原水罐中含重金屬離子的溶液在泵的作用下進(jìn)入到淡化室中，在電場(chǎng)的作用下金屬離子 交換到離子交換纖維上向陰極方向移動(dòng)透過陽離子交換膜進(jìn)入到濃縮室;陰離子交換到離子 交換纖維上向陽極方向移動(dòng)透過陰離子交換膜進(jìn)入到濃縮室。從而達(dá)到原水的淡化。

　　濃水罐中的濃水在泵的作用下分別進(jìn)入到濃縮室中，帶走由淡化室中遷移過來的金屬離 子，并且返回到濃縮罐中，使?jié)饪s罐中的濃水進(jìn)行循環(huán)或部分采出，從而使?jié)馑�罐中的金�?離子在逐步增加，達(dá)到一定的富集倍數(shù)。

　　在循環(huán)過程中，保持濃縮室中的pH在一個(gè)較小的范圍內(nèi)，以防止?jié)饪s室中金屬離子濃 度過大而產(chǎn)生沉淀。

　　在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，保持電極水罐中電極水pH保持在一個(gè)較小的范圍內(nèi)，從而降低電極室 中的電阻，減小電壓，并且可以保持陽極室中的H+向濃縮室中遷移，使?jié)饪s室中的pH保持 穩(wěn)定。

　　本發(fā)明的有益效果是：

　　為低濃度的金屬溶液的脫除提供了一個(gè)有效的方法，不僅可以對(duì)含有金屬溶液的廢水進(jìn) 行純化處理使廢水的排放在允許范圍之內(nèi)，而且還可以有效的回收所排放廢水中的重金屬。 不僅做到了對(duì)環(huán)境的保護(hù)，使廢水的排放達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn);而且還降低了企業(yè)對(duì)廢水處理的成 本、有效的實(shí)現(xiàn)重金屬的循環(huán)利用，降低了重金屬的成本。

　　通過簡(jiǎn)單的淡化室的并聯(lián)，可以有效提高廢水處理量;通過膜堆的串聯(lián)，可以提高淡水 出水的純度。