一种深度净化含钴离子电镀废水的方法技术

本发明专利技术属于水处理技术领域，涉及一种深度净化含钴离子电镀废水的方法；本发明专利技术提出的方法是将秸秆炭及导电聚噻吩复合在聚氨酯海绵上，充分发挥了聚氨酯海绵比表面积大的优点，扩大了电镀废水中的钴离子与秸秆炭导电复合材料的接触面积，提高了钴离子吸附效率。此外，吸附在秸秆炭导电复合材料中的钴离子在电流作用下，还原成钴单质，使得秸秆炭导电复合材料中的钴离子浓度下降，进一步吸附/富集溶液中的钴离子，使得电镀废水中钴离子浓度大幅度下降。本发明专利技术提出的方法具有以下优点：(1)原材料来源广泛，绿色环保。(2)对电镀废水中钴离子的去除效果好，净化水中钴离子含量可低于0.01ppm。

A method for deep purification of electroplating wastewater containing cobalt ions

The invention belongs to the technical field of water treatment, and relates to a method for purifying electroplating wastewater containing cobalt ions; the method of the invention is the straw carbon and conducting polythiophene composite on polyurethane foam, polyurethane foam and give full play to the advantages of large specific surface area, enlarge the contact area of the plating waste water with cobalt ions straw carbon conductive composite material, improve the efficiency of cobalt ion adsorption. In addition, the adsorption of cobalt ions in straw carbon conductive composite material in the current function, reduced to pure cobalt, cobalt ion concentration straw carbon conductive composite material in further declines, the adsorption / enrichment of cobalt ions in solution, the electroplating wastewater containing cobalt ion concentration significantly decreased. The method proposed by the invention has the following advantages: (1) raw materials have wide sources and green environment protection. (2) the removal efficiency of cobalt ions in electroplating wastewater is good, and the cobalt ion content in purified water can be lower than 0.01ppm.

【技术实现步骤摘要】
一种深度净化含钴离子电镀废水的方法
本专利技术属于水处理
，具体涉及一种深度净化含钴离子电镀废水的方法。
技术介绍
随着《电镀污染物排放标准》(GB21900-2008)的颁布，污染物的排放标准更加严格。目前处理电镀废水中的钴离子主要采用化学法、物化法和生物法等方法。化学法包括中和沉淀法、硫化物沉淀法、铁氧体法、氧化还原法；物化法包括吸附法、膜分离法、离子交换法；生物法包括生物吸附法、生物絮凝法和植物修复法。电镀废水中钴离子处理的传统技术存在成本较高、操作复杂、设备维护困难等问题(电镀与环保，2017，37(1)：1-3)。“秸秆炭”是以玉米、棉花、大豆、小麦、水稻等各种农作物秸秆及花生壳、锯末、枯枝、杂草等为原料，采用煤炭在地下形成的原理，利用秸秆生物质自然进行分解，在隔绝空气的条件下，形成的生物质炭。中国科学院南京土壤研究所已经将秸秆生物质炭用于处理电镀废水(专利技术专利申请，申请号：201110186277.4)，但对钴离子的去除能力有限。AkbalF等采用铁作阳极、铝作阴极，在电流密度为10mA/cm2的条件下，Cu、Cr、Ni等重金属离子的去除率可接近100％(Desalination，2011，1(1)：214-222.)，但Fe作为阳极，是牺牲电极，在通电过程中，生成大量的Fe3+及氢氧化铁泥垢，这些泥垢可作为吸附剂，吸附溶液中的Cu、Cr、Ni离子，另一方面，随着通电过程的进行，溶液的pH值升高，使得Cu、Cr、Ni等重金属离子生成氢氧化物沉淀，进一步降低溶液中Cu、Cr、Ni离子的浓度。这种方法的优点是，Cu、Cr、Ni等重金属离子浓度下降了，缺点是Fe离子浓度上升了，即去除Cu、Cr、Ni的同时，添加了新的杂质，导致废水处理顾此失彼，达不到水质净化的目的，该法是否可用于去除电镀废水中的钴离子也未可知。与现有文献不同的是，本专利技术要解决的技术问题不是如何提高水处理材料对电镀废水中钴离子的饱和吸附量，而是如何获得新型秸秆炭导电复合材料，利用复合材料吸附及电化学还原的协同效应，去除电镀废水中残留的钴离子，使得处理后的净化水中钴离子浓度低于0.01ppm，从而提高净化水的水质标准，扩大净化水的直接再利用范围。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种深度净化含钴离子电镀废水的方法。本专利技术提出的深度净化含钴离子电镀废水的方法，具体步骤如下：(1)含钴离子电镀废水溶液制备：将1～10g硫酸钴、20g柠檬酸、5g乙二胺四乙酸二钠溶于500ml去离子水中，添加去离子水至溶液体积为1000ml，混合均匀，得含钴离子电镀废水溶液。(2)改性聚氨酯海绵制备：在圆底烧瓶内加入100ml丙酮，再加入一块重量为20g、直径为5cm、厚度为2cm的圆柱形聚氨酯海绵，于25℃搅拌20分钟，然后加入1～3mlα-氰基丙烯酸乙酯及2g花青素，于25℃搅拌24小时，取出聚氨酯海绵，于80℃干燥3小时，得改性聚氨酯海绵。(3)秸秆炭/聚氨酯海绵复合材料制备：将3～5g秸秆炭粉碎成200目的颗粒，在超声波作用下分散于含有0.5g十二烷基苯磺酸钠的100ml水中，待秸秆炭分散均匀后，加入步骤(2)中的改性聚氨酯海绵，于25℃搅拌20分钟，过滤，固体于80℃干燥3小时，得秸秆炭/聚氨酯海绵复合材料。(4)导电复合材料制备：在冰水浴中，将1～3ml噻吩和100ml甲苯加入三口瓶中，加入步骤(3)中的秸秆炭/聚氨酯海绵复合材料，搅拌，然后加入10ml质量百分比浓度为20％的过硫酸铵水溶液，于25℃搅拌20分钟，再加入2～5ml质量百分比浓度为10％的盐酸，于25℃反应24小时，过滤，固体用蒸馏水洗涤3次，每次100ml，再用乙醇洗涤3次，每次100ml，最后于80℃干燥3小时，得导电复合材料。(5)电镀废水净化：在1000mlHull-Cell电镀试验槽上，将步骤(4)中的导电复合材料装配在阴极，将直径30mm、长度200mm、密度1.65g/cm3、电阻率9μΩ.m的炭电极装配在阳极，加入500ml步骤(1)中的含钴离子电镀废水溶液，搅拌；依次调节电镀试验槽电压为2V、4V、6V、8V、16V，在上述各电压下分别通电10～15分钟；溶液过滤，收集滤液，以ICP电感耦合等离子体发射光谱法测得滤液中的钴离子含量低于0.01ppm。如果不加入秸秆炭作为原材料，本专利技术还提供如下技术方案作为对比：(1)含钴离子电镀废水溶液制备：将1～10g硫酸钴、20g柠檬酸、5g乙二胺四乙酸二钠溶于500ml去离子水中，添加去离子水至溶液体积为1000ml，混合均匀，得含钴离子电镀废水溶液。(2)改性聚氨酯海绵制备：在圆底烧瓶内加入100ml丙酮，再加入一块重量为20g、直径为5cm、厚度为2cm的圆柱形聚氨酯海绵，于25℃搅拌20分钟，然后加入1～3mlα-氰基丙烯酸乙酯及2g花青素，于25℃搅拌24小时，取出聚氨酯海绵，于80℃干燥3小时，得改性聚氨酯海绵。(3)导电复合材料制备：在冰水浴中，将1～3ml噻吩和100ml甲苯加入三口瓶中，加入步骤(2)中的改性聚氨酯海绵，搅拌，然后加入10ml质量百分比浓度为20％的过硫酸铵水溶液，于25℃搅拌20分钟，再加入2～5ml质量百分比浓度为10％的盐酸，于25℃反应24小时，过滤，固体用蒸馏水洗涤3次，每次100ml，再用乙醇洗涤3次，每次100ml，最后于80℃干燥3小时，得导电复合材料。(4)电镀废水净化：在1000mlHull-Cell电镀试验槽上，将步骤(3)中的导电复合材料装配在阴极，将直径30mm、长度200mm、密度1.65g/cm3、电阻率9μΩ.m的炭电极装配在阳极，加入500ml步骤(1)中的含钴离子电镀废水溶液，搅拌；依次调节电镀试验槽电压为2V、4V、6V、8V、16V，在上述各电压下分别通电10～15分钟；溶液过滤，收集滤液，以ICP电感耦合等离子体发射光谱法测得滤液中的钴离子含量高于16.1ppm。如果不加入α-氰基丙烯酸乙酯及花青素作为原材料，本专利技术还提供如下技术方案作为对比：(1)含钴离子电镀废水溶液制备：将1～10g硫酸钴、20g柠檬酸、5g乙二胺四乙酸二钠溶于500ml去离子水中，添加去离子水至溶液体积为1000ml，混合均匀，得含钴离子电镀废水溶液。(2)秸秆炭/聚氨酯海绵复合材料制备：将3～5g秸秆炭粉碎成200目的颗粒，在超声波作用下分散于含有0.5g十二烷基苯磺酸钠的100ml水中，待秸秆炭分散均匀后，加入一块重量为20g、直径为5cm、厚度为2cm的圆柱形聚氨酯海绵，于25℃搅拌20分钟，过滤，固体于80℃干燥3小时，得秸秆炭/聚氨酯海绵复合材料。(3)导电复合材料制备：在冰水浴中，将1～3ml噻吩和100ml甲苯加入三口瓶中，加入步骤(2)中的秸秆炭/聚氨酯海绵复合材料，搅拌，然后加入10ml质量百分比浓度为20％的过硫酸铵水溶液，于25℃搅拌20分钟，再加入2～5ml质量百分比浓度为10％的盐酸，于25℃反应24小时，过滤，固体用蒸馏水洗涤3次，每次100ml，再用乙醇洗涤3次，每次100ml，最后于80℃干燥3小时，得导电复合材料。(4)电镀废水净化：在1000mlHull-Cell电镀试验槽上，将步骤(3)中的导电复合材料装配在阴极，将直径30m本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种深度净化含钴离子电镀废水的方法，其特征在于具体步骤如下：(1)含钴离子电镀废水溶液制备：将1～10g硫酸钴、20g柠檬酸、5g乙二胺四乙酸二钠溶于500ml去离子水中，添加去离子水至溶液体积为1000ml，混合均匀，得含钴离子电镀废水溶液；(2)改性聚氨酯海绵制备：在圆底烧瓶内加入100ml丙酮，再加入一块重量为20g、直径为5cm、厚度为2cm的圆柱形聚氨酯海绵，于25℃搅拌20分钟，然后加入1～3mlα‑氰基丙烯酸乙酯及2g花青素，于25℃搅拌24小时，取出聚氨酯海绵，于80℃干燥3小时，得改性聚氨酯海绵；(3)秸秆炭/聚氨酯海绵复合材料制备：将3～5g秸秆炭粉碎成200目的颗粒，在超声波作用下分散于含有0.5g十二烷基苯磺酸钠的100ml水中，待秸秆炭分散均匀后，加入改性聚氨酯海绵，于25℃搅拌20分钟，过滤，固体于80℃干燥3小时，得秸秆炭/聚氨酯海绵复合材料；(4)导电复合材料制备：在冰水浴中，将1～3ml噻吩和100ml甲苯加入三口瓶中，加入秸秆炭/聚氨酯海绵复合材料，搅拌，然后加入10ml质量百分比浓度为20％的过硫酸铵水溶液，于25℃搅拌20分钟，再加入2～5ml质量百分比浓度为10％的盐酸，于25℃反应24小时，过滤，固体用蒸馏水洗涤3次，每次100ml，再用乙醇洗涤3次，每次100ml，最后于80℃干燥3小时，得导电复合材料；(5)电镀废水净化：在1000ml Hull‑Cell电镀试验槽上，将的导电复合材料装配在阴极，将直径30mm、长度200mm、密度1.65g/cm...

【技术特征摘要】
1.一种深度净化含钴离子电镀废水的方法，其特征在于具体步骤如下：(1)含钴离子电镀废水溶液制备：将1～10g硫酸钴、20g柠檬酸、5g乙二胺四乙酸二钠溶于500ml去离子水中，添加去离子水至溶液体积为1000ml，混合均匀，得含钴离子电镀废水溶液；(2)改性聚氨酯海绵制备：在圆底烧瓶内加入100ml丙酮，再加入一块重量为20g、直径为5cm、厚度为2cm的圆柱形聚氨酯海绵，于25℃搅拌20分钟，然后加入1～3mlα-氰基丙烯酸乙酯及2g花青素，于25℃搅拌24小时，取出聚氨酯海绵，于80℃干燥3小时，得改性聚氨酯海绵；(3)秸秆炭/聚氨酯海绵复合材料制备：将3～5g秸秆炭粉碎成200目的颗粒，在超声波作用下分散于含有0.5g十二烷基苯磺酸钠的100ml水中，待秸秆炭分散均匀后，加入改性聚氨酯海绵，于25℃搅拌20分钟，过滤，固体于80℃干燥3小时，得秸秆炭/聚氨酯海绵复合材料...

【专利技术属性】
技术研发人员：蓝碧健，
申请(专利权)人：太仓碧奇新材料研发有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32