專利名稱：采用有機功能纖維處理電鍍廢水的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種電鍍廢水處理新方法，尤其涉及采用有機功能纖維對含有單一或多種重金屬離子的電鍍廢水進行處理的方法，屬于工業(yè)廢水處理技術領域。
背景技術：
電鍍是當今世界三大污染工業(yè)之一，1994年即被我國政府列為25種限制發(fā)展的行業(yè)之一。因此，電鍍界在不斷開拓新型清潔工藝的同時，努力致力于電鍍廢水治理技術的研究。電鍍廢水具有水質復雜、毒性強、排污量大等特點，主要污染物為重金屬離子，其一旦進入環(huán)境，必定會對生態(tài)環(huán)境及人類社會產生廣泛而嚴重的危害。因此，開展高效的電鍍廢水治理技術研究，具有非常重要的現(xiàn)實意義。電鍍廢水的常規(guī)處理方法包括化學沉淀法、電解法、膜分離法、生化法、離子交換與吸附法等。其中，化學沉淀法普遍存在藥劑消耗多、處理費用高、重金屬污泥多等缺點；電解法一般用于濃度較高和單一的電鍍廢水，且消耗電力和鐵材，同時產生大量的污泥；膜分離法裝置簡單，操作容易，分離效率高，但投資大，運行費用高，膜的壽命短，主要用于回收附加值高的物質；生化法具有運行費用低的特點，但其處理時間較長，且廢水中含有的高毒物質會嚴重抑制微生物的活性。有機功能纖維是一種新型的具有多種功能基團的離子交換與吸附材料，其基體有聚乙烯醇、聚丙烯腈、聚己酰胺、聚烯烴等，其中聚丙烯腈(PAN)纖維上的氰基具有很強的活性，可通過氰基的化學反應制得一系列改性聚丙烯腈纖維，如含羧基的聚丙烯腈纖維、含胺基的聚丙烯腈纖維。有機功能纖維用于廢水處理時，具有吸附能力強，吸附速度快，使用形式靈活，吸附柱壓力損失小等優(yōu)點，在實現(xiàn)對廢水處理的同時，可得到濃縮倍數(shù)高的洗脫液，從而有助于有用物質的資源化回收。目前采用有機功能纖維對含銅、鎳、鋅或鉻單一或多種重金屬離子的電鍍廢水進行處理，未見相關文獻報道。技術方案
本發(fā)明目的在于提供一種利用有機功能纖維處理含重金屬離子電鍍廢水的新方法，使處理后的出水滿足電鍍污染物排放標準。為實現(xiàn)本發(fā)明目的，本發(fā)明采用含羧基聚丙烯腈纖維和含胺基聚丙烯腈纖維，對含有單一或多種重金屬離子的電鍍廢水進行處理。具體通過下列步驟實現(xiàn)
(1)室溫下，將電鍍廢水通過預過濾裝置濾除機械雜質，以自下而上方式與有機功能纖維裝填的吸附床層充分接觸，吸附去除電鍍廢水中的重金屬離子，出水直接達標排放；
(2)吸附飽和的有機功能纖維用稀酸液或稀堿液脫附、經水沖洗至中性后，循環(huán)用于電鍍廢水的吸附處理，高度濃縮的洗脫液用于重金屬離子的回收，處理出水用于下批脫附劑的配制。步驟(1)中所述電鍍廢水中含有銅(l_350mg/L)、鎳(1-130 mg/L)、鋅(1-10 mg/ L)、鉻(10-200 mg/L)等單一或多種重金屬離子；步驟(1)中根據(jù)廢水中重金屬離子的成份，有機功能纖維選用含羧基的聚丙烯腈纖維(羧基含量3. 0-8. 0 mmol/g)和/或含胺基的聚丙烯腈纖維(胺基含量3. 0-6. 0 mmol/g)。含羧基的聚丙烯腈纖維制備參見文獻“RPFC纖維處理金屬離子電鍍廢水”(水處理技術，2008，6，66 69)，含胺基的聚丙烯腈纖維制備參見專利“一種砷吸附纖維及其合成方法”(ZL200910065135. 5)。步驟(2)中所述脫附液為0. 5-1. Omol/L的HCl溶液或0. 05-1. 0 mol/L的NaOH溶液。本發(fā)明有益效果在于(1)采用有機功能纖維處理電鍍廢水具有工藝流程簡單， 操作方便，效果穩(wěn)定，投資少，纖維可再生循環(huán)使用等顯著優(yōu)點；(2)可對含銅、鎳、鋅、鉻等單一或多種重金屬離子的電鍍廢水進行凈化，處理出水達到《電鍍污染物排放標準》(GB 21900-2008)，直接達標排放；(3)纖維吸附飽和后可用稀酸液或稀堿液高效脫附再生，實現(xiàn)纖維的重復使用；(4)處理電鍍廢水實現(xiàn)廢水達標排放的同時，可得到濃縮倍數(shù)高的洗脫液，有助于重金屬離子的資源化回收。
具體實施例方式為更好地對本發(fā)明進行詳細說明，舉實施例如下 實施例1
以深圳某電鍍廠的電鍍廢水為原溶液，原子吸收光譜測得廢水中銅、鎳、鋅的含量分別為320mg/L、127mg/L、l. 9mg/L，廢水pH值約為3。將1. Og含羧酸基聚丙烯腈纖維(羧基含量3. 0-8. 0 mmol/g)裝填的吸附柱用水沖洗、排氣泡之后，將電鍍廢水以2 3mL/min流速自下而上泵入纖維吸附柱。處理量80mL，處理后出水銅、鎳、鋅的含量分別為0.07%ig/L、 0. 490mg/L、0. OHmg/L，達到《電鍍污染物排放標準》(GB 21900-2008)規(guī)定的污染物排放限值，即總銅<0. 5 mg/L,總鎳<0. 5 mg/L,總鋅<1. 5 mg/L。纖維吸附飽和后，采用12mL稀酸液0. 5mol/L自上而下脫附纖維吸附柱，脫附率為90%以上，洗脫液用于重金屬離子的回收。實施例2
其它吸附操作條件同實施例1，電鍍廢水更換為實驗室配制的廢水，銅、鎳、鋅初始含量均為100mg/L，pH值為3。處理后出水的檢測結果為0. 03mg/L、0. 19mg/L、0. 3ang/L，脫附率為90%以上，處理出水直接達標排放或用于下批脫附劑的配制。實施例3
以鄭州某電鍍車間的電鍍廢水為原溶液，原子吸收光譜測得廢水中總鉻含量為53 mg/ 1，廢水PH值為8。將1.5 g含胺基聚丙烯腈纖維(胺基含量3. 0-6.0 mmol/g)裝填的吸附柱用水沖洗、排氣泡之后，將電鍍廢水以5 mL/min的流速自下而上泵入纖維吸附柱。處理量為1.1 L/批，處理后出水總鉻含量低于0.5 mg/L，達到《電鍍污染物排放標準》(GB 21900-2008)規(guī)定的污染物排放限值，即總鉻<1.0 mg/L。纖維吸附飽和后，采用100 mL摩爾濃度為0. 1 mol/L的NaOH溶液自上而下脫附纖維吸附柱，脫附率為90%以上，處理出水直接達標排放或用于下批脫附劑的配制。實施例4
其它吸附操作條件同實施例3，電鍍廢水中總鉻的含量提高至121 mg/L，廢水流速提高至10 mL/min。纖維吸附柱經多個吸附-再生-沖洗循環(huán)后，仍可有效用于電鍍廢水的處理。例如第15個循環(huán)的纖維吸附處理效果為處理量670 mL，處理后出水總鉻含量低于 0.5 mg/L。該處理量相比第1個循環(huán)，僅下降5%左右，表明該纖維重復用于電鍍廢水處理時，處理效果非常穩(wěn)定。纖維吸附飽和后，采用0.1 mol/L的NaOH溶液進行脫附再生，脫附率為90%以上，洗脫液用于重金屬離子的回收。實施例5
電鍍廢水采用實驗室配制的廢水，銅初始含量為96. 8mg/L，將1.0 g含胺基聚丙烯腈纖維(胺基含量3. 0-6.0 mmol/g)裝填的吸附柱用水沖洗、排氣泡之后，將電鍍廢水以3 mL/ min的流速逆流泵入纖維吸附柱，處理量250mL，處理后出水含量0. OUmg/L，達到《電鍍污染物排放標準》(GB 21900-2008)規(guī)定的污染物排放限值，即總銅<0.5 mg/L，纖維吸附飽和后，采用0. 1 mol/L的HCl溶液進行脫附再生，脫附率為90%以上，洗脫液用于重金屬離子的回收。實施例6
電鍍廢水采用實驗室配制的鎳和鉻混合廢水IOOmL,鎳初始濃度為100mg/L，鉻初始濃度50mg/L，將1. Og含羧酸基聚丙烯腈纖維(羧基含量3. 0-8. 0 mmol/g)和1. Og含胺基聚丙烯腈纖維(胺基含量3. 0-6. 0 mmol/g)分別裝填入吸附柱，將兩個柱子串聯(lián)，用水沖洗、 排氣泡之后，將電鍍廢水以3mL/min的流速自下而上串聯(lián)泵入纖維吸附柱，處理后出水鎳 0. 22mg/L、鉻0. 35 mg/L，達到《電鍍污染物排放標準》(GB 21900-2008)規(guī)定的污染物排放限值，即總鎳<0. 5 mg/L,總鉻<1. 0 mg/L。分別采用0. 1 mol/L的HCl溶液對含羧基聚丙烯腈纖維柱子進行脫附再生，0. 1 mol/L的NaOH溶液對含胺基聚丙烯腈纖維柱子進行脫附再生，脫附率均達到90%以上，洗脫液用于重金屬離子的回收。
權利要求
1.采用有機功能纖維處理電鍍廢水的方法，其特征在于，通過下列步驟實現(xiàn)(1)室溫下，將電鍍廢水通過預過濾裝置濾除機械雜質，以自下而上方式與有機功能纖維裝填的吸附床層充分接觸，吸附去除電鍍廢水中的重金屬離子，出水直接達標排放；(2)吸附飽和的有機功能纖維用稀酸液或稀堿液脫附、經水沖洗至中性后，循環(huán)用于電鍍廢水的吸附處理，高度濃縮的洗脫液用于重金屬離子的回收；根據(jù)廢水中重金屬離子的成份，有機功能纖維選用含羧基的聚丙烯腈纖維和/或含胺基的聚丙烯腈纖維。
2.如權利要求1所述的處理電鍍廢水的方法，其特征在于，所述的電鍍廢水中含有 1-350 mg/L銅、1-130 mg/L鎳、Ι-lOmg/L鋅或10-200 mg/L鉻單一或多種重金屬離子。
3.如權利要求1所述的處理電鍍廢水的方法，其特征在于，含羧基的聚丙烯腈纖維羧基含量為3. 0-8. 0 mmol/g ；含胺基的聚丙烯腈纖維胺基含量為3. 0-6. 0 mmol/g。
4.如權利要求1所述的處理電鍍廢水的方法，其特征在于，所用稀酸液為0.5-1. Omol/ L的HCl溶液；所用稀堿液為0. 05-1. 0 mol/L的NaOH溶液。
全文摘要
本發(fā)明公開了采用有機功能纖維處理電鍍廢水的方法，屬于工業(yè)廢水處理技術領域。該方法在室溫下，將電鍍廢水通過預過濾裝置濾除機械雜質，以自下而上方式與有機功能纖維裝填的吸附床層充分接觸，吸附去除電鍍廢水中的重金屬離子，出水直接達標排放；吸附飽和的有機功能纖維用稀酸液或稀堿液脫附，經水沖洗至中性后，循環(huán)用于電鍍廢水的吸附處理，高度濃縮的洗脫液用于重金屬離子的回收。該方法具有工藝流程簡單，操作方便，效果穩(wěn)定，投資少，纖維可再生循環(huán)使用等優(yōu)點，可對含銅、鎳、鋅、鉻等單一或多種重金屬離子的電鍍廢水進行凈化，處理出水達到電鍍污染物排放標準。
文檔編號C02F9/02GK102351335SQ20111018558
公開日2012年2月15日 申請日期2011年7月5日 優(yōu)先權日2011年7月5日
發(fā)明者張小轉, 曹繼紅, 沙保峰, 王靜, 秦小朵, 趙亮, 黃做華 申請人:河南省科學院化學研究所有限公司