公布日：2023.04.07
申請(qǐng)日：2022.12.15
分類(lèi)號(hào)：C02F3/34(2023.01)I;C02F101/20(2006.01)N
摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種重金屬?gòu)U水中貴金屬的吸附回收系統(tǒng)，包括依次設(shè)置的重金屬?gòu)U水儲(chǔ)罐、貴金屬吸附機(jī)構(gòu)及解吸機(jī)構(gòu)，重金屬?gòu)U水儲(chǔ)罐與貴金屬吸附機(jī)構(gòu)之間設(shè)有廢水輸送機(jī)構(gòu)，貴金屬吸附機(jī)構(gòu)內(nèi)設(shè)有用于分散重金屬的分散結(jié)構(gòu)。本發(fā)明還提供了重金屬?gòu)U水中貴金屬的吸附回收工藝，工藝步驟為：將重金屬?gòu)U水儲(chǔ)罐內(nèi)的重金屬?gòu)U水輸入至吸附罐內(nèi)；重金屬?gòu)U水從吸附罐內(nèi)的活性炭塊或離子交換樹(shù)脂塊的頂部注入后流過(guò)活性炭塊或離子交換樹(shù)脂塊后從排液管排出；關(guān)閉液泵及水泵，啟動(dòng)機(jī)械臂將吸附罐內(nèi)的活性炭塊或離子交換樹(shù)脂塊從吸附罐中轉(zhuǎn)移至解吸機(jī)構(gòu)進(jìn)行解吸。本發(fā)明可分散導(dǎo)流流經(jīng)吸附材料的廢水，避免部分表面長(zhǎng)期被流過(guò)，部分表面的配位基團(tuán)率先失效。
權(quán)利要求書(shū)
1.一種重金屬?gòu)U水中貴金屬的吸附回收系統(tǒng)，其特征在于，包括依次設(shè)置的重金屬?gòu)U水儲(chǔ)罐、貴金屬吸附機(jī)構(gòu)及解吸機(jī)構(gòu)，重金屬?gòu)U水儲(chǔ)罐與貴金屬吸附機(jī)構(gòu)之間設(shè)有廢水輸送機(jī)構(gòu)，貴金屬吸附機(jī)構(gòu)內(nèi)設(shè)有用于分散重金屬的分散結(jié)構(gòu)；貴金屬吸附機(jī)構(gòu)為活性炭吸附機(jī)構(gòu)，所述貴金屬吸附機(jī)構(gòu)包括吸附罐，吸附罐內(nèi)設(shè)有活性炭塊；所述分散結(jié)構(gòu)為設(shè)置在活性炭塊內(nèi)部的若干由上至下、由左至右錯(cuò)位設(shè)置的洞穴，洞穴的尺寸大于活性炭塊表面的孔洞；重金屬?gòu)U水儲(chǔ)罐通過(guò)液泵與重金屬?gòu)U水排放池相連，所述廢水輸送機(jī)構(gòu)包括重金屬?gòu)U水儲(chǔ)罐與吸附罐之間的連通管以及設(shè)置在連通管上的水泵；貴金屬吸附機(jī)構(gòu)為活性炭吸附機(jī)構(gòu)，所述連通管與吸附罐的連接處位于吸附罐的中上部，吸附罐上的排液管其與吸附罐的連接處位于吸附罐的中下部；在活性炭塊的外側(cè)面上固定包覆設(shè)置塑料膜；塑料膜的頂端固定連接環(huán)狀塑料片，環(huán)狀塑料片其遠(yuǎn)離塑料膜的一端固定連接有橡膠環(huán)墊以用于保證環(huán)狀塑料片始終位于塑料膜的頂端，由于橡膠環(huán)墊的設(shè)置，橡膠環(huán)墊緊貼在吸附罐的罐體內(nèi)側(cè)壁上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種重金屬?gòu)U水中貴金屬的吸附回收系統(tǒng)，其特征在于，所述貴金屬吸附機(jī)構(gòu)為活性炭吸附機(jī)構(gòu)，所述吸附罐包括罐體，罐體側(cè)面鉸接有曲面門(mén)，曲面門(mén)的門(mén)邊緣固定設(shè)有密封條，罐體內(nèi)設(shè)置呈圓柱體狀的活性炭塊；所述吸附罐的一側(cè)設(shè)有機(jī)械臂；活性炭塊的側(cè)面固定設(shè)有標(biāo)識(shí)刻痕或貼覆有標(biāo)識(shí)層，標(biāo)識(shí)刻痕或標(biāo)識(shí)層位置上與活性炭塊內(nèi)部的最靠近此標(biāo)識(shí)刻痕或標(biāo)識(shí)層的洞穴的位置對(duì)應(yīng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種重金屬?gòu)U水中貴金屬的吸附回收系統(tǒng)，其特征在于，所述解吸機(jī)構(gòu)包括解吸罐，解吸罐其罐體頂部鉸接有罐蓋，解吸罐內(nèi)設(shè)置解吸柱，解吸罐其罐體上連通有用于向罐體內(nèi)注入解吸液的液管。
4.使用如權(quán)利要求2所述重金屬?gòu)U水中貴金屬的吸附回收系統(tǒng)對(duì)重金屬?gòu)U水中貴金屬的吸附回收工藝，其特征在于，包括如下依次進(jìn)行的工藝步驟：S1：?jiǎn)?dòng)液泵將重金屬?gòu)U水排放池內(nèi)的重金屬?gòu)U水輸入到重金屬?gòu)U水儲(chǔ)罐內(nèi)；啟動(dòng)水泵將重金屬?gòu)U水儲(chǔ)罐內(nèi)的重金屬?gòu)U水輸入至吸附罐內(nèi)；S2：重金屬?gòu)U水從吸附罐內(nèi)的活性炭塊的頂部注入后流過(guò)活性炭塊后從排液管排出；S3：關(guān)閉液泵及水泵，啟動(dòng)機(jī)械臂將吸附罐內(nèi)的活性炭塊從吸附罐中轉(zhuǎn)移至解吸機(jī)構(gòu)進(jìn)行解吸。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，提供一種重金屬?gòu)U水中貴金屬的吸附回收系統(tǒng)，可分散導(dǎo)流流經(jīng)吸附材料的廢水，避免部分表面長(zhǎng)期被流過(guò)，部分表面的配位基團(tuán)率先失效。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是設(shè)計(jì)一種重金屬?gòu)U水中貴金屬的吸附回收系統(tǒng)，包括依次設(shè)置的重金屬?gòu)U水儲(chǔ)罐、貴金屬吸附機(jī)構(gòu)及解吸機(jī)構(gòu)，重金屬?gòu)U水儲(chǔ)罐與貴金屬吸附機(jī)構(gòu)之間設(shè)有廢水輸送機(jī)構(gòu)，貴金屬吸附機(jī)構(gòu)內(nèi)設(shè)有用于分散重金屬的分散結(jié)構(gòu)。貴金屬吸附機(jī)構(gòu)內(nèi)設(shè)有用于分散重金屬的分散結(jié)構(gòu)，分散重金屬，可以避免貴金屬吸附機(jī)構(gòu)內(nèi)的吸附材料部分表面的配位基團(tuán)率先失效的問(wèn)題，可以減少吸附效果最好的工程菌的用量，保證吸附效果好的工程菌基本都飽和吸附。
進(jìn)一步的技術(shù)方案是，貴金屬吸附機(jī)構(gòu)為活性炭吸附機(jī)構(gòu)或離子交換樹(shù)脂吸附機(jī)構(gòu)，所述貴金屬吸附機(jī)構(gòu)包括吸附罐，吸附罐內(nèi)設(shè)有活性炭塊或離子交換樹(shù)脂塊；
所述分散結(jié)構(gòu)為設(shè)置在活性炭塊或離子交換樹(shù)脂塊內(nèi)部的若干由上至下、由左至右錯(cuò)位設(shè)置的洞穴，洞穴的尺寸大于活性炭塊或離子交換樹(shù)脂塊表面的孔洞。不論是活性炭還是離子交換樹(shù)脂，在其內(nèi)部設(shè)置若干由上至下、由左至右錯(cuò)位設(shè)置的尺寸大于常規(guī)空洞的洞穴，形成分散導(dǎo)流作用，避免部分表面長(zhǎng)期被流過(guò)，部分表面的配位基團(tuán)率先失效的問(wèn)題，通過(guò)吸附材料結(jié)構(gòu)的設(shè)置，無(wú)需對(duì)廢水管及吸附罐做技改即可實(shí)現(xiàn)分散導(dǎo)流的作用，分散重金屬?gòu)U水(當(dāng)然也分散了重金屬在吸附材料上的分布)。
另一種技術(shù)方案是，貴金屬吸附機(jī)構(gòu)包括吸附罐，吸附罐上設(shè)有若干個(gè)基因工程菌液投加機(jī)構(gòu)，基因工程菌液投加機(jī)構(gòu)由低吸附量基因工程菌液投加機(jī)構(gòu)及高吸附量基因工程菌液投加機(jī)構(gòu)組成；
所述分散結(jié)構(gòu)為低吸附量基因工程菌液投加機(jī)構(gòu)。通過(guò)低吸附量基因工程菌液投加機(jī)構(gòu)的設(shè)置，在針對(duì)吸附罐內(nèi)的重金屬?gòu)U水投加基因工程菌液時(shí)先投加低吸附量基因工程菌液，由于基因工程菌對(duì)貴金屬有生物吸附的作用，會(huì)將本不均布的貴金屬起到均布分散的作用，起到稀釋及分散貴金屬在重金屬?gòu)U水液中的分布，一方面減少了高吸附量基因工程菌液的用量，另一方面也在高吸附量基因工程菌液處理吸附前使得廢水中貴金屬更加均布，保證幾乎所有的高吸附量基因工程菌液都能飽和吸附，避免高吸附量基因工程菌液的使用浪費(fèi)。
進(jìn)一步的技術(shù)方案為，重金屬?gòu)U水儲(chǔ)罐通過(guò)液泵與重金屬?gòu)U水排放池相連，所述廢水輸送機(jī)構(gòu)包括重金屬?gòu)U水儲(chǔ)罐與吸附罐之間的連通管以及設(shè)置在連通管上的水泵。
進(jìn)一步的技術(shù)方案為，貴金屬吸附機(jī)構(gòu)為活性炭吸附機(jī)構(gòu)或離子交換樹(shù)脂吸附機(jī)構(gòu)，所述連通管與吸附罐的連接處位于吸附罐的中上部，吸附罐上的排液管其與吸附罐的連接處位于吸附罐的中下部。由于連通管與吸附罐的連接處位于吸附罐的中上部，為保證從吸附罐上部傳輸來(lái)的重金屬?gòu)U水從吸附材料流過(guò)而非從吸附材料外側(cè)面與吸附罐內(nèi)側(cè)壁之間的空隙流過(guò)，可以在吸附材料(比如活性炭塊的外側(cè)面上)的外側(cè)面上固定包覆設(shè)置塑料膜。為簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，目前采用連通管直接從活性炭塊頂部注入重金屬?gòu)U水的方法。當(dāng)然，本方案也存在一點(diǎn)缺點(diǎn)，就是由于吸附材料內(nèi)部設(shè)置的較大尺寸的洞穴，會(huì)降低吸附貴金屬的效能及降低樹(shù)脂交換量或活性炭交換量，可以采取適當(dāng)加大活性炭塊高度或離子交換樹(shù)脂高度的方式以解決這一缺陷。
另一種技術(shù)方案為，吸附罐上設(shè)有若干個(gè)基因工程菌液投加機(jī)構(gòu)，基因工程菌液投加機(jī)構(gòu)的投加頭上設(shè)置啟閉閥，所述連通管與吸附罐的連接處位于吸附罐的中下部；
部分基因工程菌液投加機(jī)構(gòu)的投加頭位于吸附罐內(nèi)重金屬?gòu)U水的液面下，位于吸附罐內(nèi)重金屬?gòu)U水的液面下的投加頭內(nèi)設(shè)置單向閥，投加頭遠(yuǎn)離重金屬?gòu)U水的一端連通有輸送壓縮空氣的分支管。分支管上設(shè)有氣閥，分支管的另一端與壓縮空氣氣源相連；工程菌液的投加頭設(shè)置多個(gè)且部分投加頭深入重金屬?gòu)U水液中，保證投加的均勻性；投加頭上設(shè)置單向閥，配合壓縮氣管便于工程菌液投入重金屬?gòu)U水液中，保證投加頭中的菌液能夠被投加至廢水液面下。
進(jìn)一步的技術(shù)方案為，貴金屬吸附機(jī)構(gòu)為活性炭吸附機(jī)構(gòu)，所述吸附罐包括罐體，罐體側(cè)面鉸接有曲面門(mén)，曲面門(mén)的門(mén)邊緣固定設(shè)有密封條，罐體內(nèi)設(shè)置呈圓柱體狀的活性炭塊；所述吸附罐的一側(cè)設(shè)有機(jī)械臂；
活性炭塊的側(cè)面固定設(shè)有標(biāo)識(shí)刻痕或貼覆有標(biāo)識(shí)層，標(biāo)識(shí)刻痕或標(biāo)識(shí)層位置上與活性炭塊內(nèi)部的最靠近此標(biāo)識(shí)刻痕或標(biāo)識(shí)層的洞穴的位置對(duì)應(yīng)。通過(guò)罐體側(cè)面設(shè)置密封的曲面門(mén)，可以在吸附完成后通過(guò)打開(kāi)曲面門(mén)以拿出活性炭塊去解吸罐進(jìn)行解吸以及活性炭的再生，對(duì)于切割后再生的活性炭塊，通過(guò)機(jī)械臂上設(shè)置的錐子插入吸附貴金屬后的活性炭塊，而標(biāo)識(shí)刻痕或標(biāo)識(shí)層的設(shè)置則給予操作機(jī)械臂的工人以提示，便于工人操作，避免在轉(zhuǎn)移時(shí)造成活性炭塊的大量破碎，這種方式也避免了工人直接接觸活性炭，確保了工人操作安全和環(huán)境安全。
另一種技術(shù)方案為，解吸機(jī)構(gòu)包括解吸罐，解吸罐其罐體頂部鉸接有罐蓋，解吸罐內(nèi)設(shè)置解吸柱，解吸罐其罐體上連通有用于向罐體內(nèi)注入解吸液的液管。解吸罐的罐體上還設(shè)有用于輸送活性炭水溶液的水管；機(jī)械臂的作動(dòng)部上固定連接有錐子，通過(guò)操作機(jī)械臂將錐子準(zhǔn)確插入活性炭塊的洞穴中(通過(guò)標(biāo)識(shí)層或標(biāo)識(shí)刻痕的指示，工人在吸附罐旁操作機(jī)械臂時(shí)可以將機(jī)械臂的錐子插入活性炭塊的洞穴后保持錐子插入一定深度)，然后將活性炭塊從吸附罐中轉(zhuǎn)移(為更好實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)移活性炭塊的過(guò)程，機(jī)械臂往往采用由下至上略微傾斜的方式將錐子從下斜向上插入活性炭塊)出至活性炭切割攪拌槽中，通過(guò)活性炭切割攪拌槽內(nèi)的攪拌葉片以及向活性炭切割攪拌槽內(nèi)注入水實(shí)現(xiàn)將活性炭切割并攪拌粉碎成顆粒，然后通過(guò)水管上的泵將吸附貴金屬的活性炭顆粒輸送至解吸罐的解析柱內(nèi)從而解吸出貴金屬。解吸液為堿性乙醇或硝酸；其中，堿性乙醇也即10％NH4OH，85.5％乙醇(體積比)；硝酸的濃度為160g/L。吸附金銀的活性炭經(jīng)堿性乙醇解吸；吸附鉑鈀的活性炭經(jīng)硝酸解吸回收，同時(shí)活性炭再生。
本發(fā)明還提供的技術(shù)方案為，一種重金屬?gòu)U水中貴金屬的吸附回收工藝，包括如下依次進(jìn)行的工藝步驟：
S1：?jiǎn)?dòng)液泵將重金屬?gòu)U水排放池內(nèi)的重金屬?gòu)U水輸入到重金屬?gòu)U水儲(chǔ)罐內(nèi)；啟動(dòng)水泵將重金屬?gòu)U水儲(chǔ)罐內(nèi)的重金屬?gòu)U水輸入至吸附罐內(nèi)；
S2：重金屬?gòu)U水從吸附罐內(nèi)的活性炭塊或離子交換樹(shù)脂塊的頂部注入后流過(guò)活性炭塊或離子交換樹(shù)脂塊后從排液管排出；
S3：關(guān)閉液泵及水泵，啟動(dòng)機(jī)械臂將吸附罐內(nèi)的活性炭塊或離子交換樹(shù)脂塊從吸附罐中轉(zhuǎn)移至解吸機(jī)構(gòu)進(jìn)行解吸。機(jī)械臂將吸附罐內(nèi)的活性炭塊或離子交換樹(shù)脂塊從吸附罐中轉(zhuǎn)移至解吸罐中進(jìn)行解吸。離子交換樹(shù)脂的解吸液可以是2.5％的氫氧化鈉或硫脲與鹽酸溶液等，為現(xiàn)有技術(shù)，不贅述。重金屬?gòu)U水從吸附罐內(nèi)的活性炭塊或離子交換樹(shù)脂塊的頂部以100ml/分鐘的流速注入。
本發(fā)明還提供的技術(shù)方案為，一種重金屬?gòu)U水中貴金屬的吸附回收工藝，包括如下依次進(jìn)行的工藝步驟：
S1：?jiǎn)?dòng)液泵將重金屬?gòu)U水排放池內(nèi)的重金屬?gòu)U水輸入到重金屬?gòu)U水儲(chǔ)罐內(nèi)；啟動(dòng)水泵將重金屬?gòu)U水儲(chǔ)罐內(nèi)的重金屬?gòu)U水輸入至吸附罐內(nèi)；
S2：一段時(shí)間后關(guān)閉液泵及水泵，重金屬?gòu)U水的水面位于吸附罐的中下部，先將低吸附量基因工程菌液投加機(jī)構(gòu)中的投加頭上的啟閉閥打開(kāi)，同時(shí)打開(kāi)分支管上的氣閥，通過(guò)輸入壓縮空氣將低吸附量基因工程菌液先投加到重金屬?gòu)U水中以用于分散貴金屬在重金屬?gòu)U水液中的分布并吸附貴金屬；
然后將高吸附量基因工程菌液投加機(jī)構(gòu)中的投加頭上的啟閉閥打開(kāi)，同時(shí)打開(kāi)分支管上的氣閥，通過(guò)輸入壓縮空氣將高吸附量基因工程菌液再投加到重金屬?gòu)U水中以用于吸附貴金屬；
S3：2.5～3小時(shí)后打開(kāi)排液管上的閥門(mén)開(kāi)始排液，排液管將排液排入解吸機(jī)構(gòu)內(nèi)解吸；在所述S3步驟中，解吸結(jié)構(gòu)內(nèi)設(shè)有微孔濾膜，采用抽濾分離的方式解吸回收貴金屬。在S2步驟中，如果是位于重金屬?gòu)U水液面上方的高吸附量基因工程菌液投加機(jī)構(gòu)中的投加頭(從設(shè)置優(yōu)化性考慮，高吸附量基因工程菌液投加機(jī)構(gòu)中的投加頭部分位于重金屬?gòu)U水液面下)，將高吸附量基因工程菌液投加機(jī)構(gòu)中的投加頭上的啟閉閥打開(kāi)后即可將高吸附量基因工程菌液投加到重金屬?gòu)U水中以用于吸附貴金屬。至于啟動(dòng)多長(zhǎng)時(shí)間后關(guān)閉液泵及水泵，取決于吸附罐的容積和液體流速，這里采用的是達(dá)到吸附罐罐體三分之一容積即關(guān)閉液泵及水泵(保證一部分投加頭位于吸附罐的液面下，但吸附罐內(nèi)的重金屬?gòu)U水的量又不會(huì)太多，避免一次性吸附處理所需的菌液投加量太多)。利用表面展示技術(shù)對(duì)不同的菌株進(jìn)行改造(此為現(xiàn)有技術(shù)，不贅述)，低吸附量基因工程菌液中的基因工程菌的原始菌種為氧化硫硫桿菌、嗜中高溫嗜酸古菌或硅酸鹽細(xì)菌；高吸附量基因工程菌液中的基因工程菌的原始菌種為大腸桿菌；菌液中菌的初始濃度為4～7g/L。另外，可以通過(guò)控制機(jī)械臂打開(kāi)各管路上的閥門(mén)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，也可以通過(guò)人工打開(kāi)或關(guān)閉閥門(mén)。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和有益效果在于：貴金屬吸附機(jī)構(gòu)內(nèi)設(shè)有用于分散重金屬的分散結(jié)構(gòu)，分散重金屬，可以避免貴金屬吸附機(jī)構(gòu)內(nèi)的吸附材料部分表面的配位基團(tuán)率先失效的問(wèn)題，可以減少吸附效果最好的工程菌的用量，保證吸附效果好的工程菌基本都飽和吸附。
不論是活性炭還是離子交換樹(shù)脂，在其內(nèi)部設(shè)置若干由上至下、由左至右錯(cuò)位設(shè)置的尺寸大于常規(guī)空洞的洞穴，形成分散導(dǎo)流作用，避免部分表面長(zhǎng)期被流過(guò)，部分表面的配位基團(tuán)率先失效的問(wèn)題，通過(guò)吸附材料結(jié)構(gòu)的設(shè)置，無(wú)需對(duì)廢水管及吸附罐做技改即可實(shí)現(xiàn)分散導(dǎo)流的作用，分散重金屬?gòu)U水(當(dāng)然也分散了重金屬在吸附材料上的分布)。
通過(guò)低吸附量基因工程菌液投加機(jī)構(gòu)的設(shè)置，在針對(duì)吸附罐內(nèi)的重金屬?gòu)U水投加基因工程菌液時(shí)先投加低吸附量基因工程菌液，由于基因工程菌對(duì)貴金屬有生物吸附的作用，會(huì)將本不均布的貴金屬起到均布分散的作用，起到稀釋及分散貴金屬在重金屬?gòu)U水液中的分布，一方面減少了高吸附量基因工程菌液的用量，另一方面也在高吸附量基因工程菌液處理吸附前使得廢水中貴金屬更加均布，保證幾乎所有的高吸附量基因工程菌液都能飽和吸附，避免高吸附量基因工程菌液的使用浪費(fèi)。
工程菌液的投加頭設(shè)置多個(gè)且部分投加頭深入重金屬?gòu)U水液中，保證投加的均勻性；投加頭上設(shè)置單向閥，配合壓縮氣管便于工程菌液投入重金屬?gòu)U水液中，保證投加頭中的菌液能夠被投加至廢水液面下。
通過(guò)罐體側(cè)面設(shè)置密封的曲面門(mén)，可以在吸附完成后通過(guò)打開(kāi)曲面門(mén)以拿出活性炭塊去解吸罐進(jìn)行解吸以及活性炭的再生，對(duì)于切割后再生的活性炭塊，通過(guò)機(jī)械臂上設(shè)置的錐子插入吸附貴金屬后的活性炭塊，而標(biāo)識(shí)刻痕或標(biāo)識(shí)層的設(shè)置則給予操作機(jī)械臂的工人以提示，便于工人操作，避免在轉(zhuǎn)移時(shí)造成活性炭塊的大量破碎，這種方式也避免了工人直接接觸活性炭，確保了工人操作安全和環(huán)境安全。
（發(fā)明人：曹雪峰;趙東霞）
