一种深度去除电镀生化尾水中多种重金属的两级吸附组合方法技术

本发明专利技术公开了一种深度去除电镀生化尾水中多种重金属的两级吸附组合方法，属于重金属废水处理领域，该方法主要由水凝胶和螯合树脂两级吸附组成，将含复杂重金属的电镀生化尾水依次泵入水凝胶吸附柱和螯合树脂吸附柱，实现其中镍、铜、锌、铬等多种重金属的深度去除，出水符合《电镀污染物排放标准》(GB21900‑2008)要求；与任一单级吸附或其它深度处理方法相比，本发明专利技术公开的两级吸附组合方法具有去除率高、稳定性好、操作简便、成本低廉且耐水质水量冲击等优点，应用前景广阔。

【技术实现步骤摘要】
一种深度去除电镀生化尾水中多种重金属的两级吸附组合方法
本专利技术属于重金属废水处理领域，具体涉及一种深度去除电镀生化尾水中多种重金属的两级吸附组合方法。
技术介绍
金属电镀可提升产品美观度和耐蚀、耐磨性能，在五金、机械、电子等多个领域具有广泛应用。根据有无电解分为电镀(有电镀)和化学镀(无电镀)。电镀液含有大量金属主盐和导电盐，化学镀液中除无机盐，还含有乙二胺四乙酸(EDTA)和柠檬酸(CA)等多种络合剂，生产过程中排放大量含重金属、无机盐和络合剂的电镀废水。多种重金属均具有高毒性、难降解等特征，因而允许排放浓度低，例如《电镀污染物排放标准》(GB21900-2008)要求，镍、铜、锌、铬排放限值分别为0.1mg/L、0.3mg/L、1.0mg/L、0.5mg/L。电镀废水常用处理方法有化学沉淀、膜分离、电化学和吸附法等。化学沉淀法通过投加氢氧化物、硫化物、重捕剂等使溶解的重金属离子形成沉淀从水体中去除，操作简便、效果显著，但产泥(属于危险废弃物)量大，且由于金属-有机配位络合物在宽泛的pH范围内稳定存在，使得出水重金属浓度难达标。膜分离法运用半透膜的原理，在高跨膜压力之下，选择性截留溶质，对污染物去除效率高，但存在元件受共存无机盐和有机物影响大、浓缩倍率低和投资成本高等不足。电化学法有电凝法、电浮选和电沉积，对高浓度废水中重金属和有机物均有较好去除效果，但存在低浓度下处理效率低、运行成本高等不足。吸附法是一种常用重金属废水处理方法，利用吸附剂上含有的胺基、羧基、磷酸基、吡啶基等官能团与重金属间发生静电、离子交换及螯合配位等作用，实现重金属的分离去除，具有去除效果优、运行可靠、操作简便以及可再生再利用等诸多优势。但常规吸附剂大多面临络合态重金属的去除率低、高盐环境下显著抑制吸附量等难题。近几年有许多专利报道组合方法处理含重金属电镀废水。例如，中国专利申请号：201810296542.6，采用芬顿氧化、次氯酸钠氧化、化学沉淀和活性炭纤维吸附四步法处理含镍电镀废水，实现了镍达标排放，但过程中多次调节pH，操作复杂，增加了药耗量与危废量。又如中国专利申请号：202011229706.7，也通过四步法处理镍锌合金电镀废水：(1)调节废水pH至5-6，加入二甲基二硫代氨基甲酸钠水溶液进行反应，(2)以聚丙烯酰胺和聚二甲基二烯丙基氯化铵中的至少一种作为助凝剂，铁系絮凝剂和铝系絮凝剂中的至少一种作为絮凝剂，粉末活性炭和硅藻土中的至少一种作为吸附剂，进行絮凝-吸附反应，随后通过离心进行固液分离，(3)调节pH至6-7，(4)使用非极性树脂、弱极性树脂和极性树脂中的至少一种进行吸附。出水重金属(镍、锌)含量达到GB21900-2008标准，但仍存在过程复杂、药耗量高、废活性炭等危废量大的缺点。沉淀和生化处理是两种常用废水处理工序，使用吸附法处理电镀生化尾水的操作简便、易于实现工程化。然而任一单级吸附方法，均难以实现复杂电镀生化尾水中多种不同形态和价态重金属的深度去除和稳定达标。水凝胶和螯合树脂是两种各具特点的吸附剂。其中，水凝胶吸附容量大且可同时去除重金属阴、阳离子(含铬酸根以及络合阴离子)但吸附选择性不足，而螯合树脂具有优越的吸附选择性但吸附容量不足。
技术实现思路
1、要解决的问题针对上述单级吸附方法难以稳定达标且常规组合方法过程复杂、药耗高、成本高等缺陷，本专利技术优选水凝胶和螯合树脂进行两级吸附组合处理电镀生化尾水。其中，水凝胶合成方法简便、成本低廉，螯合树脂合成技术成熟、性能稳定。两种吸附剂均可进行多次再生再利用，且非粉末状形貌便于固液分离，因而操作过程简单、易于自控。含有多胺功能基的水凝胶，因富含“双性”胺基位点可同时吸附去除带正电离子态和带负电络合态以及高价态重金属，实现重金属和有机络合剂的同步去除，从而削弱有机络合剂对后续螯合树脂的吸附抑制影响。含氮螯合树脂因Donnan效应改善其吸附选择性，具有耐盐性和盐促性。将两种吸附剂组合使用，有利于发挥前者水凝胶的高吸附容量以及后者高吸附选择性的优势性能互补，可显著改善组合方法的广谱性及耐水质水量冲击能力，满足电镀生化尾水中多种不同形态和价态重金属的深度去除及吸附出水的稳定达标。2、技术方案为解决上述问题，本专利技术所采用的技术方案如下：两级吸附组合方法包括水凝胶吸附和螯合树脂吸附。按一定流速将含镍、铜、锌、铬等多种重金属的电镀生化尾水依次泵入装填有水凝胶吸附剂的吸附柱、装填有螯合树脂吸附剂的吸附柱中进行吸附，通过两级吸附实现多种不同形态和价态重金属的深度去除和稳定达标，出水符合《电镀污染物排放标准》(GB21900-2008)要求。使用后的水凝胶吸附剂和螯合树脂吸附剂，均可用稀酸(碱)水溶液进行再生再利用。优化的，电镀生化尾水含有镍、铜、锌、铬等多种重金属离子及其络合物，电镀生化尾水中任意一种重金属的总浓度范围为0.5-5.0mg/L，电镀生化尾水中任意一种重金属络合态浓度占该种重金属总浓度的比例不高于80％。优化的，电镀生化尾水的COD浓度范围为50-1000mg/L，电导率范围为3-50mS/cm。优化的，水凝胶吸附柱为一级吸附，水凝胶吸附剂为经过多胺试剂修饰后的水凝胶。优化的，水凝胶为海藻酸钠基水凝胶、壳聚糖基水凝胶、纤维素基水凝胶中的任意一种。优化的，螯合树脂吸附柱为二级吸附，螯合树脂吸附剂为胺基乙酸螯合树脂、胺基磷酸螯合树脂、胺基吡啶螯合树脂中的任意一种。优化的，两级吸附的流速范围均为1-10BV/h。优化的，两种吸附剂的再生再利用，均可使用含有质量浓度0.1-20.0％的稀酸(碱)水溶液和含有质量浓度0.1-10.0％的稀碱水溶液进行脱附与再生；具体步骤如下：待吸附柱穿透后，向装填有水凝胶吸附剂的吸附柱中依次泵入脱附剂、再生剂进行脱附与再生，回收脱附液；向装填有螯合树脂吸附剂的吸附柱中依次泵入脱附剂、再生剂进行脱附与再生，回收脱附液。优化的，脱附剂为含有质量浓度0.1-20％的酸溶液，再生剂为含有质量浓度0.1-10％的碱溶液。其中酸包括盐酸、硫酸等常规无机酸；其中碱包括氢氧化钠、氢氧化钾等常规无机碱。3、有益效果与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：(1)本专利技术公开了一种深度去除电镀生化尾水中多种重金属的两级吸附组合方法，水凝胶与螯合树脂的两级吸附组合应用，可同时耐有机物和高盐份影响，显著提升了耐水质水量冲击特性，实现了电镀生化尾水中不同形态和价态重金属的深度去除，可稳定满足《电镀污染物排放标准》(GB21900-2008)要求，具有去除率高、稳定性好等优越性；(2)本专利技术公开的两级吸附组合方法适用于电镀生化尾水中镍、铜、锌、铬等多种重金属及不同形态(离子态、络合态)和价态重金属的深度去除，具有广谱性和耐冲击性；(3)本专利技术所用水凝胶合成方法简便、成本低，树脂合成技术成熟、性能稳定，两种吸附剂均可多次再生再利用，且便于固液分离，整体操作过程简单，易于自控，且运行成本低，具经济可行性。附图说明图1为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种深度去除电镀生化尾水中多种重金属的两级吸附组合方法，其特征在于，步骤如下：将电镀生化尾水依次泵入装填有水凝胶吸附剂的吸附柱、装填有螯合树脂吸附剂的吸附柱中进行吸附，通过两级吸附去除电镀生化尾水中的重金属。/n

【技术特征摘要】
1.一种深度去除电镀生化尾水中多种重金属的两级吸附组合方法，其特征在于，步骤如下：将电镀生化尾水依次泵入装填有水凝胶吸附剂的吸附柱、装填有螯合树脂吸附剂的吸附柱中进行吸附，通过两级吸附去除电镀生化尾水中的重金属。


2.根据权利要求1所述的一种深度去除电镀生化尾水中多种重金属的两级吸附组合方法，其特征在于：电镀生化尾水中含有多种重金属离子及其络合物，电镀生化尾水中任意一种重金属的总浓度为0.5-5.0mg/L；电镀生化尾水中任意一种重金属络合态浓度占该种重金属总浓度的比例不高于80％。


3.根据权利要求2所述的一种深度去除电镀生化尾水中多种重金属的两级吸附组合方法，其特征在于：电镀生化尾水的COD浓度为50-1000mg/L，电导率为3-50mS/cm。


4.根据权利要求2所述的一种深度去除电镀生化尾水中多种重金属的两级吸附组合方法，其特征在于：重金属为镍、铜、锌、铬中任意一种或几种。


5.根据权利要求1所述的一种深度去除电镀生化尾水中多种重金属的两级吸附组合方法，其特征在于：水凝胶吸附剂为经过多胺试剂修饰后的水凝胶。


6.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘福强，范佩，李杰，宋丽，荆世超，王骏，崔彦兵，刘彤，李爱民，
申请(专利权)人：南京大学，南京华创环境技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32