申请日2015.09.30
公开(公告)日2015.12.23
IPC分类号B01J20/26; B01J20/28; C02F101/20; C02F1/28; C02F1/62; B01J20/30
摘要
本发明涉及一种利用γ-聚谷氨酸去除电镀废水中铜离子的装置及方法，包括反应装置、进水箱和加药箱，其中，进水箱和加药箱均与反应装置连通，反应装置内部分为上端的反应腔室和下端的贮渣排渣腔室，两者之间通过排渣漏斗隔开，排渣漏斗的下端开口处设置导渣装置。将γ-聚谷氨酸溶液和含铜废液加入到反应装置的反应腔室中，搅拌，反应;铜离子絮凝物沿着排渣漏斗进入贮渣排渣腔室中，并在导渣装置的引导作用下，下落到贮渣排渣腔室的边缘;废水中铜离子絮凝完毕后，打开排水阀，将净化水排出;当完成设定个处理周期后，将贮渣排渣腔室中的铜离子絮凝物排出。由于排渣漏斗和导渣装置的隔离作用，絮凝体不易被水流激起重新回到反应系统。
摘要附图
权利要求书
1.一种利用γ-聚谷氨酸去除电镀废水中铜离子的装置，其特征在于：包括反应装置、进 水箱和加药箱，其中，进水箱和加药箱均与反应装置连通，反应装置内部分为上端的反应腔 室和下端的贮渣排渣腔室，两者之间通过排渣漏斗隔开，排渣漏斗的下端开口处设置导渣装 置。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述反应装置内部还设置有搅拌装置。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述导渣装置为半球形，该半球形导渣装 置的半径大于排渣漏斗下端开口的半径。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述导渣装置为锥体。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述加药箱与反应腔室的上端连通，进水 箱与反应腔室的下端连通。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述反应腔室内设置液位计，加药箱和反 应腔室之间连接有计量泵。
7.一种利用γ-聚谷氨酸去除电镀废水中铜离子的方法，其特征在于：包括如下步骤：
1)将γ-聚谷氨酸溶液和含铜废液加入到反应装置的反应腔室中，搅拌，反应;
2)铜离子絮凝物沿着排渣漏斗进入贮渣排渣腔室中，并在导渣装置的引导作用下，下落 到贮渣排渣腔室的边缘;
3)废水中铜离子絮凝完毕后，打开排水阀，将净化水排出，一个处理周期完成;
4)当完成设定个处理周期后，将贮渣排渣腔室中的铜离子絮凝物排出。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：步骤1)中，γ-聚谷氨酸溶液的浓度为10-12g/L， γ-聚谷氨酸溶液与含铜废液的体积比为1:40-1:30。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：步骤1)中，反应的温度为15-30℃，反应 的时间为8-10min。
10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：步骤4)中，当装置连续运行8-12小 时，进行清渣。
说明书
一种利用γ-聚谷氨酸去除电镀废水中铜离子的装置及方法
技术领域
本发明涉及一种利用γ-聚谷氨酸去除电镀废水中铜离子的装置及方法。
技术背景
随着我国工业化和城镇化步伐的快速推进，各类采矿废渣、电镀废水、冶金及金属加 工废水的无序排放正使得我国的重金属污染问题日益突出，重金属污染事件层出不穷。重 金属(如含镉、汞、铅、铜等)污染持久性强、对生物有富集作用以及能产生放大效应等， 而且大部分的重金属元素污染都有着较高的生物毒性,即便是浓度很小，所产生的污染效 果和危害性也是十分显著的。
铜污染是重金属污染中比较常见的一种，近年来曾经有一些报道海湾地区铜污染造成 牡蛎肉变绿的事件。铜元素是人体所必须的微量元素，它参与人体30多种酶和金属蛋白的 合成，但过量摄入铜元素，会在肝脏中产生蓄积，从而造成人体铜中毒。有证据表明铜元 素可诱导B-淀粉样蛋白(一种神经毒性蛋白)的聚集，可能引起老年痴呆症。同时有调查 显示帕金森病患病率增加与铜元素的长时间显露有关联。当浓度超过0.6ppm时，会对水稻 的生长发育产生危害。总之，铜离子会污染地表水、地下水及土壤，对人类健康和水生动 植物带来极大危害。
γ-聚谷氨酸(Poly-γ-GlutamicAcid)，简称γ-PGA，是一种由微生物合成的高分子聚合物。 γ-聚谷氨酸的特点之一是它能够吸附水溶液中的金属阳离子，这是由于其结构中具有COO- 反应活性基团，这种COO-反应活性基团对铜离、汞离子、锌离子、铬离子等具有键和作 用。γ-聚谷氨酸是由微生物发酵而来，在纳豆(黄豆发酵豆)中被首次发现，具有水溶性 和强吸附性等特点。需要强调的是，这种物质无毒、可生物降解，不管是对环境还是对人 体都没有危害，符合环境友好的需求。
工业废水中的铜离子可由化学沉降法、离子交换法和吸附等方法去除。但电镀废水中 的铜离子常与其他金属离子及络合物共存，使得这些方法在处理铜离子，特别是去除低浓 度铜离子时效果不甚理想，因而近年来使用γ-聚谷氨酸吸附絮凝去除重金属得到越来越多 的关注。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种利用γ-聚谷氨酸去除电镀废水中铜离子的装置及 方法，可以控制进水流量、γ-聚谷氨酸量及水力停留时间，通过搅拌使γ-聚谷氨酸和铜离子充 分接触，并使沉淀絮体得到保护，可以批量处理含铜废液，提高铜离子的去除效率。
为了解决以上技术问题，本发明的技术方案为：
一种利用γ-聚谷氨酸去除电镀废水中铜离子的装置，包括反应装置、进水箱和加药箱， 其中，进水箱和加药箱均与反应装置连通，反应装置内部分为上端的反应腔室和下端的贮渣 排渣腔室，两者之间通过排渣漏斗隔开，排渣漏斗的下端开口处设置导渣装置。
优选的，所述反应装置内部还设置有搅拌装置。搅拌装置可以促进装置内溶液的混合， 促进γ-聚谷氨酸对铜离子的吸附作用。
优选的，所述导渣装置为半球形，该半球形导渣装置的半径大于排渣漏斗下端开口的半 径。由于导渣装置位于排渣漏斗的正下方，当导渣装置的半径较大时，可以在留出排渣缝隙 的同时，将絮凝物导入贮渣排渣腔室，并有效防止了反应腔室中溶液的流动对贮渣排渣腔室 中的絮凝物产生扰动，有利于絮凝物的收集。
优选的，所述导渣装置为锥体。锥体的上部分可以伸入到排渣漏斗的下端开口，也可以 设置于排渣漏斗的下端开口的下端，可以更好地对絮凝物起到导送和保护的作用。
优选的，所述加药箱与反应腔室的上端连通。加药箱与反映腔室的上端连通，可以使γ- 聚谷氨酸更好地与废水混合，防止γ-聚谷氨酸在扩散的过程中进入到贮渣排渣腔室中，造成 浪费。
优选的，所述进水箱与反应腔室的下端连通。
优选的，反应腔室的下端设置排水阀。当废水处理一段时间后，开启该排水阀即可将净 化后的废水排出，可以不用打开贮渣排渣腔室，有效地将絮凝物进行了隔离。
优选的，贮渣排渣腔室的下端设置有排渣出水阀。挡贮渣排渣腔室中的絮凝物积累到一 定量，可以将腔室内的水排出，然后将絮凝物排出。
优选的，所述反应腔室内设置液位计，加药箱和反应腔室之间连接有计量泵。液位计可 以控制投入的废水的量，计量泵可以控制γ-聚谷氨酸的加入量，从而控制γ-聚谷氨酸与废水的 比例，获得最佳的净化效果。
一种利用γ-聚谷氨酸去除电镀废水中铜离子的方法，包括如下步骤：
1)将γ-聚谷氨酸溶液和含铜废液加入到反应装置的反应腔室中，搅拌，反应;
2)铜离子絮凝物沿着排渣漏斗进入贮渣排渣腔室中，并在导渣装置的引导作用下，下落 到贮渣排渣腔室的边缘;
3)废水中铜离子絮凝完毕后，打开排水阀，将净化水排出，一个处理周期完成;
4)当完成设定个处理周期后，将贮渣排渣腔室中的铜离子絮凝物排出。
优选的，步骤1)中，γ-聚谷氨酸溶液的浓度为10-12g/L。在该浓度范围内，可以通过精 确控制γ-聚谷氨酸溶液的体积，来控制γ-聚谷氨酸与废水的比例。
进一步优选的，步骤1)中，γ-聚谷氨酸溶液与含铜废液的体积比为1:40-1:30。当γ-聚谷 氨酸与含铜废水的用量比例是这样时，γ-聚谷氨酸可以有效吸附含铜废水中的铜离子，一方 面保证了废水中铜离子的有效去除，另一方面使γ-聚谷氨酸得到最好利用，避免了浪费。
优选的，步骤1)中，反应的温度为15-30℃。当反应的温度在该温度范围内时，γ-聚谷氨 酸吸附铜离子的速率最高，对铜离子的去除效果最好。
优选的，步骤1)中，反应的时间为8-10min。在15-30℃温度下，反应8-10min后，γ-聚谷 氨酸对铜离子的吸附已经达到了平衡，而此时的平衡状态下，单位摩尔数的γ-聚谷氨酸吸附 的铜离子的量最多，这是经过实验反复验证而得。
优选的，步骤4)中，当装置连续运行8-12小时，进行清渣。当装置反复运行一段时间后， 铜离子絮凝物积累了一定量，再进行清理，可以保证废水净化的连续性。由该技术特征可以 看出，本发明的装置处理铜离子废水可以连续处理8-12小时，大大提高了铜离子废水的处理 效率。
本发明的有益效果为：
1、将γ-聚谷氨酸以液态形式加入，符合其极易溶于水的特点，也更易控制投加量;
2、在反应过程中，已经絮凝的颗粒被排渣漏斗和导渣装置隔离，絮凝体不易被破坏。 在一个处理周期完成后的排水过程中，由于排渣漏斗和导渣装置的隔离作用，絮凝体不易 被水流激起重新回到反应系统，不会随水流排出造成二次污染，而是贮存在下层，待多个 处理周期完成后，沉淀絮体再被集中清理。这样保证了整个处理过程的连续性、稳定性和 高效性。
