公布日：2023.02.24
申請(qǐng)日：2022.11.09
分類號(hào)：C02F1/28(2023.01)I;C02F1/42(2023.01)I;B01J49/00(2017.01)I;C02F101/20(2006.01)N;C02F103/16(2006.01)N
摘要
本發(fā)明提供一種廢水中金屬離子回收裝置及回收方法，屬于環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域，所述裝置包括金屬離子富集組件，金屬離子富集組件的一側(cè)設(shè)置有陰極電極板，另一側(cè)設(shè)置有陽(yáng)極電極板，陰極電極板和陽(yáng)極電極板之間設(shè)置有若干組陽(yáng)離子膜、金屬離子吸附隔室、陰離子膜、金屬離子富集室的重復(fù)單元；陰極電極板和陽(yáng)離子膜之間隔成陰極隔室，陽(yáng)極電極板和陰離子膜之間隔成陽(yáng)極隔室；金屬離子吸附隔室中填充有金屬離子選擇性樹(shù)脂；每個(gè)重復(fù)單元中的金屬離子吸附隔室底部連接廢水緩沖箱，頂部連接金屬離子濃縮箱和產(chǎn)水箱；每個(gè)重復(fù)單元中的金屬離子富集室底部和頂部分別連接金屬離子濃縮箱。本發(fā)明避免了脫附過(guò)程的大量藥劑消耗，同時(shí)也提高了金屬離子濃縮倍率。
權(quán)利要求書(shū)
1.一種廢水中金屬離子回收裝置，其特征在于，包括金屬離子富集組件，所述金屬離子富集組件的一側(cè)設(shè)置有陰極電極板，另一側(cè)設(shè)置有陽(yáng)極電極板，所述陰極電極板和陽(yáng)極電極板之間設(shè)置有若干組陽(yáng)離子膜、金屬離子吸附隔室、陰離子膜、金屬離子富集室的重復(fù)單元；所述陰極電極板和陽(yáng)離子膜之間隔成陰極隔室，所述陽(yáng)極電極板和陰離子膜之間隔成陽(yáng)極隔室；所述金屬離子吸附隔室中填充有金屬離子選擇性樹(shù)脂；每個(gè)重復(fù)單元中的金屬離子吸附隔室底部通過(guò)管道連接廢水緩沖箱，頂部通過(guò)管道連接金屬離子濃縮箱和產(chǎn)水箱；所述陽(yáng)極隔室通過(guò)循環(huán)管道連接陽(yáng)極循環(huán)箱，所述陰極隔室通過(guò)循環(huán)管道連接陰極循環(huán)箱；每個(gè)重復(fù)單元中的金屬離子富集室底部和頂部分別通過(guò)管道連接金屬離子濃縮箱；所述產(chǎn)水箱與金屬離子濃縮箱之間通過(guò)管道連接，所述產(chǎn)水箱與廢水緩沖箱通過(guò)管道連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢水中金屬離子回收裝置，其特征在于，所述廢水緩沖箱的出水管道上設(shè)置有廢水提升泵和電鍍廢水進(jìn)水閥。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢水中金屬離子回收裝置，其特征在于，所述陽(yáng)極循環(huán)箱的出水管道上設(shè)置有陽(yáng)極循環(huán)泵。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢水中金屬離子回收裝置，其特征在于，所述陰極循環(huán)箱的出水管道上設(shè)置有陰極循環(huán)泵。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢水中金屬離子回收裝置，其特征在于，所述產(chǎn)水箱與金屬離子濃縮箱的連接管道上分別設(shè)置有產(chǎn)水箱進(jìn)水閥和金屬離子濃縮進(jìn)水閥。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢水中金屬離子回收裝置，其特征在于，所述產(chǎn)水箱與所述廢水緩沖箱的連接管道上設(shè)置有濃縮再生進(jìn)水閥和產(chǎn)水提升泵。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢水中金屬離子回收裝置，其特征在于，所述金屬濃縮箱與所述重復(fù)單元的連接管道上設(shè)置有金屬離子濃縮提升泵。
8.一種用權(quán)利要求1-7之一所述的廢水中金屬離子回收裝置進(jìn)行廢水中金屬離子回收的方法，其特征在于，該方法包括金屬離子吸附過(guò)程和金屬離子脫附富集過(guò)程，具體地：金屬離子吸附過(guò)程：開(kāi)廢水進(jìn)水閥，關(guān)濃縮再生進(jìn)水閥，儲(chǔ)存在廢水緩沖箱中的廢水經(jīng)廢水提升泵提升自金屬離子富集組件底部進(jìn)入金屬離子吸附隔室，廢水與填充在金屬離子吸附隔室中的金屬離子選擇性樹(shù)脂接觸，廢水中的金屬離子被樹(shù)脂交換吸附，經(jīng)脫除金屬離子的廢水經(jīng)管道匯集后從金屬離子富集組件頂部流出，當(dāng)金屬離子濃縮箱液位低于設(shè)定值時(shí)，開(kāi)金屬離子濃縮箱進(jìn)水自動(dòng)閥，關(guān)產(chǎn)水箱進(jìn)水閥，廢水進(jìn)入金屬離子濃縮箱，儲(chǔ)存用于金屬離子濃縮所需的水，當(dāng)金屬離子濃縮箱液位高于設(shè)定值時(shí)，關(guān)金屬離子濃縮箱進(jìn)水自動(dòng)閥，開(kāi)產(chǎn)水箱進(jìn)水閥，脫除金屬離子的廢水進(jìn)入產(chǎn)水箱，作為合格產(chǎn)水進(jìn)入下一級(jí)處理裝置；鎳離子脫附富集過(guò)程：當(dāng)填充在金屬離子吸附隔室中的金屬離子選擇性樹(shù)脂吸附金屬離子飽和后，關(guān)廢水進(jìn)水閥，開(kāi)濃縮再生進(jìn)水閥，關(guān)金屬離子濃縮箱進(jìn)水自動(dòng)閥，開(kāi)產(chǎn)水箱進(jìn)水閥，儲(chǔ)存在金屬離子濃縮箱水經(jīng)金屬離子濃縮箱提升泵提升后自金屬離子富集組件底部進(jìn)入金屬離子富集隔室，并回流至金屬離子濃縮箱，產(chǎn)水經(jīng)產(chǎn)水提升泵提升后自金屬離子富集組件底部進(jìn)入金屬離子吸附隔室，并回流至產(chǎn)水箱；同時(shí)啟動(dòng)陰極循環(huán)泵提升儲(chǔ)存在陰極循環(huán)箱中的陰極液、啟動(dòng)陽(yáng)極循環(huán)泵提升儲(chǔ)存在陽(yáng)極循環(huán)箱的陽(yáng)極液分別自金屬離子富集組件底部進(jìn)入陰極隔室和陽(yáng)極隔室，出水分別回流至陰極循環(huán)箱、陽(yáng)極循環(huán)箱，同時(shí)在金屬離子富集組件陰陽(yáng)極電極板之間施加直流電壓，金屬離子選擇性樹(shù)脂吸附的金屬離子在電場(chǎng)作用下向陰極方向移動(dòng)，由于陽(yáng)離子膜具有選擇透過(guò)性，金屬離子則能夠順利通過(guò)陽(yáng)離子膜，進(jìn)入金屬離子富集隔室，而由于陰離子膜的阻擋，進(jìn)入金屬離子富集隔室的金屬離子無(wú)法進(jìn)一步往前遷移，被阻擋在金屬離子富集隔室內(nèi)，形成富集，使?jié)馑薪饘匐x子濃度達(dá)到56g/L以上；金屬離子遷移產(chǎn)生的樹(shù)脂陽(yáng)離子空位則由進(jìn)入金屬離子吸附隔室的產(chǎn)水中的鈉離子、氫離子替代，實(shí)現(xiàn)樹(shù)脂的金屬離子脫附和再生；金屬離子吸附隔室中的陰離子則在電場(chǎng)作用下透過(guò)陰離子膜進(jìn)入金屬離子富集隔室，實(shí)現(xiàn)陰陽(yáng)離子的平衡，系統(tǒng)脫附完成后，轉(zhuǎn)入金屬離子吸附階段運(yùn)行。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的廢水中金屬離子回收的方法，其特征在于，所述陰極循環(huán)箱中的陰極液采用質(zhì)量百分濃度為3%的氯化鈉溶液。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的廢水中金屬離子回收的方法，其特征在于，所述陽(yáng)極循環(huán)箱的陽(yáng)極液采用質(zhì)量百分濃度為3%的硫酸鈉溶液。
發(fā)明內(nèi)容
為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明公開(kāi)了一種廢水中金屬離子回收裝置及回收方法，針對(duì)特定重金屬離子的特點(diǎn)，利用螯合樹(shù)脂的特種功能基團(tuán)與重金屬離子形成絡(luò)合物的特性，實(shí)現(xiàn)重金屬離子的回收利用及深度去除，并且避免了脫附過(guò)程的大量藥劑消耗，同時(shí)也提高了金屬離子濃縮倍率，濃液中金屬離子濃度可達(dá)56g/L以上。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種廢水中金屬離子回收裝置，包括金屬離子富集組件，所述金屬離子富集組件的一側(cè)設(shè)置有陰極電極板，另一側(cè)設(shè)置有陽(yáng)極電極板，所述陰極電極板和陽(yáng)極電極板之間設(shè)置有若干組陽(yáng)離子膜、金屬離子吸附隔室、陰離子膜、金屬離子富集室的重復(fù)單元；所述陰極電極板和陽(yáng)離子膜之間隔成陰極隔室，所述陽(yáng)極電極板和陰離子膜之間隔成陽(yáng)極隔室；所述金屬離子吸附隔室中填充有金屬離子選擇性樹(shù)脂；每個(gè)重復(fù)單元中的金屬離子吸附隔室底部通過(guò)管道連接廢水緩沖箱，頂部通過(guò)管道連接金屬離子濃縮箱和產(chǎn)水箱；所述陽(yáng)極隔室通過(guò)循環(huán)管道連接陽(yáng)極循環(huán)箱，所述陰極隔室通過(guò)循環(huán)管道連接陰極循環(huán)箱；每個(gè)重復(fù)單元中的金屬離子富集室底部和頂部分別通過(guò)管道連接金屬離子濃縮箱；所述產(chǎn)水箱與金屬離子濃縮箱之間通過(guò)管道連接，所述產(chǎn)水箱與廢水緩沖箱通過(guò)管道連接。
進(jìn)一步地，所述廢水緩沖箱的出水管道上設(shè)置有廢水提升泵和電鍍廢水進(jìn)水閥。
進(jìn)一步地，所述陽(yáng)極循環(huán)箱的出水管道上設(shè)置有陽(yáng)極循環(huán)泵，所述陰極循環(huán)箱的出水管道上設(shè)置有陰極循環(huán)泵。
進(jìn)一步地，所述產(chǎn)水箱與金屬離子濃縮箱的連接管道上分別設(shè)置有產(chǎn)水箱進(jìn)水閥和金屬離子濃縮進(jìn)水閥。
進(jìn)一步地，所述產(chǎn)水箱與所述廢水緩沖箱的連接管道上設(shè)置有濃縮再生進(jìn)水閥和產(chǎn)水提升泵。
進(jìn)一步地，所述金屬濃縮箱與所述重復(fù)單元的連接管道上設(shè)置有金屬離子濃縮提升泵。
用上述的廢水中金屬離子回收裝置進(jìn)行廢水中金屬離子回收的方法，該方法包括金屬離子吸附過(guò)程和金屬離子脫附富集過(guò)程，具體地：金屬離子吸附過(guò)程：開(kāi)廢水進(jìn)水閥，關(guān)濃縮再生進(jìn)水閥，儲(chǔ)存在廢水緩沖箱中的廢水經(jīng)廢水提升泵提升自金屬離子富集組件底部進(jìn)入金屬離子吸附隔室，廢水與填充在金屬離子吸附隔室中的金屬離子選擇性樹(shù)脂接觸，廢水中的金屬離子被樹(shù)脂交換吸附，經(jīng)脫除金屬離子的廢水經(jīng)管道匯集后從金屬離子富集組件頂部流出，當(dāng)金屬離子濃縮箱液位低于設(shè)定值時(shí)，開(kāi)金屬離子濃縮箱進(jìn)水自動(dòng)閥，關(guān)產(chǎn)水箱進(jìn)水閥，廢水進(jìn)入金屬離子濃縮箱，儲(chǔ)存用于金屬離子濃縮所需的水，當(dāng)金屬離子濃縮箱液位高于設(shè)定值時(shí)，關(guān)金屬離子濃縮箱進(jìn)水自動(dòng)閥，開(kāi)產(chǎn)水箱進(jìn)水閥，脫除金屬離子的廢水進(jìn)入產(chǎn)水箱，作為合格產(chǎn)水進(jìn)入下一級(jí)處理裝置；鎳離子脫附富集過(guò)程：當(dāng)填充在金屬離子吸附隔室中的金屬離子選擇性樹(shù)脂吸附金屬離子飽和后，關(guān)廢水進(jìn)水閥，開(kāi)濃縮再生進(jìn)水閥，關(guān)金屬離子濃縮箱進(jìn)水自動(dòng)閥，開(kāi)產(chǎn)水箱進(jìn)水閥，儲(chǔ)存在金屬離子濃縮箱水經(jīng)金屬離子濃縮箱提升泵提升后自金屬離子富集組件底部進(jìn)入金屬離子富集隔室，并回流至金屬離子濃縮箱，產(chǎn)水經(jīng)產(chǎn)水提升泵提升后自金屬離子富集組件底部進(jìn)入金屬離子吸附隔室，并回流至產(chǎn)水箱；同時(shí)啟動(dòng)陰極循環(huán)泵提升儲(chǔ)存在陰極循環(huán)箱中的陰極液、啟動(dòng)陽(yáng)極循環(huán)泵提升儲(chǔ)存在陽(yáng)極循環(huán)箱的陽(yáng)極液分別自金屬離子富集組件底部進(jìn)入陰極隔室和陽(yáng)極隔室，出水分別回流至陰極循環(huán)箱、陽(yáng)極循環(huán)箱，同時(shí)在金屬離子富集組件陰陽(yáng)極電極板之間施加直流電壓，金屬離子選擇性樹(shù)脂吸附的金屬離子在電場(chǎng)作用下向陰極方向移動(dòng)，由于陽(yáng)離子膜具有選擇透過(guò)性，金屬離子則能夠順利通過(guò)陽(yáng)離子膜，進(jìn)入金屬離子富集隔室，而由于陰離子膜的阻擋，進(jìn)入金屬離子富集隔室的金屬離子無(wú)法進(jìn)一步往前遷移，被阻擋在金屬離子富集隔室內(nèi)，形成富集，使?jié)馑薪饘匐x子濃度達(dá)到56g/L以上；金屬離子遷移產(chǎn)生的樹(shù)脂陽(yáng)離子空位則由進(jìn)入金屬離子吸附隔室的產(chǎn)水中的鈉離子、氫離子替代，實(shí)現(xiàn)樹(shù)脂的金屬離子脫附和再生；金屬離子吸附隔室中的陰離子則在電場(chǎng)作用下透過(guò)陰離子膜進(jìn)入金屬離子富集隔室，實(shí)現(xiàn)陰陽(yáng)離子的平衡。系統(tǒng)脫附完成后，轉(zhuǎn)入金屬離子吸附階段運(yùn)行。
進(jìn)一步地，所述陰極循環(huán)箱中的陰極液采用質(zhì)量百分濃度為3%的氯化鈉溶液。
進(jìn)一步地，所述陽(yáng)極循環(huán)箱的陽(yáng)極液采用質(zhì)量百分濃度為3%的硫酸鈉溶液。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：
1.本發(fā)明通過(guò)將金屬離子選擇性吸附離子交換樹(shù)脂與離子膜相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)電鍍廢水鎳離子或者銅離子或者PCB廢水銅離子等廢水中金離子的分離、濃縮，能夠?yàn)閺碾婂儚U水中提取并回收大量鎳、銅等金屬資源創(chuàng)造有利條件，減少電鍍廢水排放對(duì)環(huán)境帶來(lái)的重金屬污染。
2.金屬離子的富集回收，最大限度降低了廢水處理過(guò)程的藥劑消耗，同時(shí)最大限度降低了廢水處理過(guò)程產(chǎn)生的重金屬污泥量，降低了廢水處理成本。
3.離子交換吸附技術(shù)和電驅(qū)動(dòng)離子膜脫附技術(shù)相結(jié)合，提高了離子交換樹(shù)脂脫附再生效率，避免了脫附過(guò)程的大量藥劑消耗，同時(shí)也提高了金屬離子濃縮倍率，濃液中金屬離子濃度可達(dá)56g/L以上。
4.脫附過(guò)程中金屬離子吸附隔室進(jìn)水為系統(tǒng)產(chǎn)水，不引入額外水源，更加環(huán)保。
（發(fā)明人：趙軍;祖坤勇;顧小紅;韓毅;王立文;李祥坤;雍嘉雯;朱文婷）
