申请日2017.04.07
公开(公告)日2017.06.20
IPC分类号C02F9/04; C02F101/20
摘要
本发明公开了一种废水中重金属铊的双重净化装置，所述的装置主要包括外箱体、臭氧发生装置、排气管、气体流量计、隔层、进水管、PH值测试计、药品盒、磁力搅拌器、吸附剂、反渗透膜、气压调节装置、出水管一、出水管二、阀门，废水进入本发明的装置后经臭氧催化氧化产生沉淀，经吸附剂吸附，沉淀，随后进行反渗透过滤，本发明的装置原理简单，对废水中的重金属铊过滤效果明显，通过双重净化使废水中的重金属铊达到可排放标准。
权利要求书
1.一种废水中重金属铊的双重净化装置，其特征在于，所述的装置主要包括外箱体(1)、臭氧发生装置(2)、排气管(3)、气体流量计(4)，将外箱体(1)分割成初层过滤区域和深层过滤区域的隔层(5)，所述的初层过滤区域中包括进水管(6)、PH值测试计(7)、药品盒(8)、磁力搅拌器(9)、吸附剂(10)，所述的PH值测试计(7)沿着外箱体(1)内壁放置，所述的磁力搅拌器(9)悬挂于外箱体(1)上底面内侧，所述的深层过滤区域包括反渗透膜(11)、气压调节装置(12)、出水管一(13)、出水管二(14)，所述的隔层(5)上固定有阀门(15)，所述的反渗透膜(11)垂直于外箱体(1)，置于深层过滤区域的中间位置，所述的气压调节装置(12)置于外箱体(1)的上盖，所述的出水管一(13)连接于反渗透膜(8)的底端。
2.如权利要求1所述的一种废水中重金属铊的双重净化装置，其特征在于，所述的反渗透膜(11)为管状结构，采用多孔陶瓷纳米复合材料，孔隙率为55-85%。
3.如权利要求1或2任意一项所述的一种废水 中重金属铊的双重净化装置，其特征在于，所述的多孔陶瓷纳米复合材料的制备方法为：
步骤一：粒径为60-100nm的纳米复合粉体TiC和TiB290-95份、NH4HCO31-5份、环氧树脂0.5-5份、二氧化硅0.5-5份，将原材料混合后，用超声波分散均匀，在高温电炉中，调节温度至900-1200℃，烧制4-6h，自然降温，得支撑体，备用;
步骤二：向浓度为0.4-0.8mol/L的Ti(SO4)2溶液100ml中加入甘油25ml，使甘油浓度为0.1-0.4mol/L，使用H2SO4或NH3·H2O调节PH值为5.5-8.5，加热至60-90℃，加入加磷酸钠5-15g，搅拌均匀，得膜液，备用;
步骤三：将步骤二制得的膜液涂覆至步骤一制备的支撑体表面，厚度为10-100um，置于均质机转台上，转速为2000-4000r/min，1-5min后，置于高温电炉中，调节温度400-500℃，5-10min后，得陶瓷膜层，重复3-5次;
步骤四：将步骤三所得陶瓷膜层置于高温电炉中，调节温度1200-1400℃，4-6h后，得多孔陶瓷膜。
4.如权利要求3所述的一种废水中重金属铊的双重净化装置，其特征在于，所述的步骤一中TiC和TiB2的质量比1:1.2。
5.如权利要求1所述的一种废水中重金属铊的双重净化装置，其特征在于，所述的外箱体(1)、隔层(5)采用不锈钢材料，内壁经过钝化处理。
6.如权利要求1所述的一种废水中重金属铊的双重净化装置，其特征在于，所述的吸附剂(10)是粒径为0.1-0.3um的活性炭，使用量为总废水质量的10-30%。
7.如权利要求1所述的一种废水中重金属铊的双重净化装置，其特征在于，所述的药品盒(8)为两个分开并排的试管，所述的试管采用聚四氟乙烯材料，试管底部均有阀门，两个试管内分别盛装浓度为0.1mol/L的NaOH溶液和0.05mol/L的H2SO4溶液。
8.如权利要求1所述的一种废水中重金属铊的双重净化装置，其特征在于，所述的阀门(15)前端有孔径0.1um的滤网。
9.如权利要求1所述的一种废水中重金属铊的双重净化装置，其特征在于，所述的重金属铊的双重净化装置的净化步骤为：通过进水管(6)将废水排入初层过滤区域，当水位达装置的2/3时，停止通入废水，通过药品盒(8)调节废水PH值，至PH值测试计(7)显示数值为10-12，打开磁力搅拌器(9)和臭氧发生装置(2)，使臭氧进入废水，调节气体流量计(4)使臭氧和废水中铊离子充分反应，将废水中铊离子均氧化为+3价铊离子，在碱性废水中沉淀，向废水中加入吸附剂(10)，磁力搅拌器(9)搅拌20-40min后，静置30min，打开阀门(15)，使废水流入深层过滤区域，调节气压调节装置(12)调节装置内气压，是废水经过反渗透膜(11)过滤，通过出水管一(13)将净化后的水排出，剩余的浓水通过出水管二(14)进行循环或者铊回收。
说明书
一种废水中重金属铊的双重净化装置
技术领域
本发明涉及含重金属铊的废水处理技术领域，具体来讲涉及一种废水中重金属铊的双重净化装置。
背景技术
铊是一种剧毒重金属元素，被视为我国优先控制污染物。在天然水体中，铊含量较低，而在硫化物矿区，铊的含量很高。在天然水体中，铊主要以铊离子形式存在。在较强的氧化环境中，铊离子主要呈现三价铊离子，在水体中易形成氢氧化铊沉淀物，可制约水环境中铊的含量。铊可以通过饮用水和食物链进入人体，其中铊在人体的酶化反应过程中可以置换K+，并与酶产生很强的亲和力，从而诱发铊的毒害效应。
铊对金属采矿、冶炼作业和水泥厂等污染源的水域内水生生物有害，一旦进入饮水水源，极易造成地域性慢性铊中毒。由于水体中铊含量通常很低，因此铊污染容易被忽视。已有报道淡水藻类的铊接触水平已达到100ug/L即可发生急性毒性作用;大的水生植物在接触28天8ug/L剂量的铊后生长缓慢，而有些污染严重水体的铊含量已达80-100ug/L。
目前，铊污染的治理方法并不多，主要治理方法有：一利用海绵吸附体吸附的方法，在水体中加入吸附剂降低铊的活动速率并使其沉淀。二是在强碱条件下将铊转化为沉淀物。以上方法的单独使用效果均不佳，且过程缓慢，耗费成本高。
发明内容
为了解决这个问题，本发明提供了一种废水中重金属铊的双重净化装置，能够高效的去除废水中重金属铊。
本发明的技术方案是：
一种废水中重金属铊的双重净化装置，所述的装置主要包括外箱体、臭氧发生装置、排气管、气体流量计，将外箱体分割成初层过滤区域和深层过滤区域的隔层，所述的初层过滤区域中包括进水管、PH值测试计、药品盒、磁力搅拌器、吸附剂，所述的PH值测试计沿着外箱体内壁放置，所述的磁力搅拌器悬挂于外箱体上底面内侧，所述的深层过滤区域包括反渗透膜、气压调节装置、出水管一、出水管二，所述的隔层上固定有阀门，所述的反渗透膜垂直于外箱体，置于深层过滤区域的中间位置，所述的气压调节装置置于外箱体的上盖，所述的出水管一连接于反渗透膜的底端。
进一步的，所述的反渗透膜为管状结构，采用多孔陶瓷纳米复合材料，孔隙率为55-85%，有效滤除废水中颗粒物以及重金属铊。
一种废水中重金属铊的双重净化装置，所述的多孔陶瓷纳米复合材料的制备方法为：
步骤一：粒径为60-100nm的纳米复合粉体TiC和TiB290-95份、NH4HCO31-5份、环氧树脂0.5-5份、二氧化硅0.5-5份，将原材料混合后，用超声波分散均匀，在高温电炉中，调节温度至900-1200℃，烧制4-6h，自然降温，得支撑体，备用;
步骤二：向浓度为0.4-0.8mol/L的Ti(SO4)2溶液100ml中加入甘油25ml，使甘油浓度为0.1-0.4mol/L，使用H2SO4或NH3·H2O调节PH值为5.5-8.5，加热至60-90℃，加入加磷酸钠5-15g，搅拌均匀，得膜液，备用;
步骤三：将步骤二制得的膜液涂覆至步骤一制备的支撑体表面，厚度为10-100um，置于均质机转台上，转速为2000-4000r/min，1-5min后，置于高温电炉中，调节温度400-500℃，5-10min后，得陶瓷膜层，重复3-5次;
步骤四：将步骤三所得陶瓷膜层置于高温电炉中，调节温度1200-1400℃，4-6h后，得多孔陶瓷膜。
进一步的，所述的步骤一中TiC和TiB2的质量比1:1.2。
进一步的，所述的外箱体、隔层采用不锈钢材料，内壁经过钝化处理，防止外箱体、隔层与废水中的其他成分发生反应。
进一步的，所述的吸附剂是粒径为0.1-0.3um的活性炭，使用量为总废水质量的10-30%，有效吸附废水中的Tl(OH)3沉淀颗粒。
进一步的，所述的药品盒为两个分开并排的试管，所述的试管采用聚四氟乙烯材料，试管底部均有阀门，两个试管内分别盛装浓度为0.1mol/L的NaOH溶液和0.05mol/L的H2SO4溶液，调节废水的酸碱度，使铊离子最大程度的转化为Tl(OH)3沉淀。
进一步的，所述的阀门前端有孔径0.1um的滤网，滤除废水中的吸附剂活性炭。
一种废水中重金属铊的双重净化装置，所述的重金属铊的双重净化装置的净化步骤为：通过进水管将废水排入初层过滤区域，当水位达装置的2/3时，停止通入废水，通过药品盒调节废水PH值，至PH值测试计显示数值为10-12，打开磁力搅拌器和臭氧发生装置，使臭氧进入废水，调节气体流量计使臭氧和废水中铊离子充分反应，将废水中铊离子均氧化为+3价铊离子，在碱性废水中沉淀，向废水中加入吸附剂，磁力搅拌器搅拌20-40min后，静置30min，打开阀门，使废水流入深层过滤区域，调节气压调节装置调节装置内气压，是废水经过反渗透膜过滤，通过出水管一将净化后的水排出，剩余的浓水通过出水管二进行循环或者铊回收。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：以臭氧+磁力搅拌为手段的氧化-沉淀方法形成氢氧化铊沉淀，分离出液体中大部分铊;通过反渗透膜的负压作用对废水中的铊进行深度净化，使得总铊含量低于0.1ug/L;本发明的双重净化装置结构简单，器件可更换，节省成本，具有很高的实用性。
