申请日2013.12.04
公开(公告)日2014.04.09
IPC分类号C02F1/469; C02F103/16; C02F1/62
摘要
一种脱除电镀废水中重金属离子的工艺及装置，属于电镀废水处理技术。采用连续电去离子技术对含有低浓度重金属离子溶液进行脱除并回收金属离子，对环境保护起到了至关重要的作用。进入膜堆中的金属离子在电场的作用下，向阴极8方向迁移透过膜9后进入到浓缩室13中，在循环的浓水中进行富集，随着时间的进行，可以获得较高的富集倍数及脱除效率。这一装置可连续脱除和富集废水中单一或混合重金属离子，具有能耗低，环境污染少等优点。
权利要求书
1.一种脱除电镀废水中重金属离子的工艺及装置，其主要特征为在阴极与阳极之间设置 交替排列的多个阴阳离子交换膜，淡化室由相邻两膜和隔板构成，其中阳极一侧放置阴膜， 阴极一侧放置阳膜;浓缩室由相邻两膜和隔板构成，其中阴极一侧放置阴膜，阳极一侧放置 阳膜;最外侧两个浓缩室与阴阳极之间的空间为阴极室和阳极室。在淡化室中填充按一定比 例混合的阴阳离子交换纤维或离子交换树脂颗粒，在浓缩室中填充惰性丝网或一定比例混合 的阴阳离子交换纤维或树脂，电极室中填充一定比例混合的阴阳离子交换纤维或树脂或填充 惰性丝网。废水进入淡化室，在阴阳极之间的直流电场的作用下，淡化室中重金属离子和阴 离子分别透过阳、阴离子交换膜进入与之相邻的浓缩室;浓缩室以酸液循环并可部分或全部 采出以获得浓缩液;电极室以酸液循环并补充使其pH保持稳定。
2.根据权利要求1所述的用于脱除电镀废水中重金属离子的装置，其特征在于淡化室中 填充一定质量比的离子交换纤维或树脂。
3.根据权利要求1所述的用于脱除电镀废水中重金属离子的装置，其特征在于其浓缩室 和电极室中流动的浓水为硫酸、盐酸、硝酸或以上两种或三种酸的混合物，并保持pH稳定。
4.根据权利要求2所述的用于脱除电镀废水中重金属离子的装置，在淡化室中填充一定 质量比的离子交换纤维或树脂，其特征在于淡化室中填充的阴阳离子交换纤维的质量比在80∶ 20至20∶80的范围。
说明书
一种脱除电镀废水中重金属离子的工艺及装置
技术领域
本发明属于电镀废水处理技术领域，特别提供了一种电镀废水中重金属离子的脱除的工 艺及装置。
背景技术
当今社会，随着汽车行业和钢铁行业的不断发展，采矿、冶金、金属加工、电镀等行业 排放的废水已成为了水环境污染的重要源头，对这些废水处理的研究已成为了当今世界的重 要研究课题之一。由于这些废水中的重金属离子浓度较低，而且废水排放量大，不能自然降 解，再加上排放废水的污染面很广，所以对废水处理的难度大，时间长且成本高。如今对废 水的处理方法有化学沉淀法、微生物分离法、活性炭吸附法、蒸发浓缩法、电渗析法、离子 交换法等。这些方法对于金属的回收利用均有一定的限制，而且很难做到痕量重金属的监测 及回收利用。
电去离子技术则利用了电去离子的特点，实现了废水中痕量重金属的有效分离。电去离 子技术是将离子交换树脂填充在电渗析器的淡水室中，将离子交换技术与电渗析结合，并同 时实现了低浓度离子深度脱除及树脂连续电再生的新型复合分离过程。相对于电渗析而言， 电去离子技术的淡化室内填充树脂，不仅有效的降低了淡化室中的电阻，而且还能提高离子 迁移的速度，从而使得在较小的电流条件下达到较大的离子向浓缩室中迁移的速率。相对于 离子交换而言，在特定的电流下，淡化室内的树脂呈现一种平衡状态。在这种电流下，淡化 室内水电解产生的H+和OH-与进入淡化室内原水中金属离子的浓度达到一定的平衡，从而实 现了金属离子向阴极方向传递的持续性。能够达到比较好的传递效果。这种脱除重金属并在 线监测的装置主要包括膜堆、电源、原水罐、浓缩罐和电极水罐。其中，膜堆为主要装置， 膜堆中主要包含电极室、淡化室和浓缩室，其中两个电极室中分别含有两块电极。淡化室是 主要进行离子传递和离子交换的地方，在电流的作用下，进入淡化室中的阳离子在阳离子交 换树脂上向阴极方向移动并且透过阳离子交换膜进入到浓缩室中，阴离子在阴离子交换树脂 上向阳极方向移动并透过阴离子交换膜进入到另一侧浓缩室中，并且在两个相通的浓缩室中 达到电平衡。从浓缩室中得到的为浓水，而从淡化室中得到的是淡水。
这种脱除废水中重金属离子的技术不仅可以实现对重金属离子的回收再利用，而且更能 有效的对所排废水中重金属离子的脱除，达到排放标准并实现废水的循环利用。
发明内容
本发明本发明的目的在于对含有低浓度的重金属溶液中的重金属进行脱除、回收并对废 水进行进一步净化。从而在较低的电流下可以得到较大的回收率和纯度较高的水溶液。本发 明的另一个目的在于减少重金属离子在浓缩室的阳膜内及外部产生沉淀，实现离子深度脱除， 延长离子交换膜使用寿命。
一种脱除电镀废水中重金属离子的工艺及装置，在阴极与阳极之间设置交替排列的多个 阴阳离子交换膜，淡化室由相邻两膜和隔板构成，其中阳极一侧放置阴膜，阴极一侧放置阳 膜;浓缩室由相邻两膜和隔板构成，其中阴极一侧放置阴膜，阳极一侧放置阳膜;最外侧两 个浓缩室与阴阳极之间的空间为阴极室和阳极室。在淡化室中填充按一定比例混合的阴阳离 子交换纤维或离子交换树脂颗粒，在浓缩室中填充惰性丝网或一定比例混合的阴阳离子交换 纤维或树脂，电极室中填充一定比例混合的阴阳离子交换纤维或树脂或填充惰性丝网。废水 进入淡化室，在阴阳极之间的直流电场的作用下，淡化室中重金属离子和阴离子分别透过阳、 阴离子交换膜进入与之相邻的浓缩室;浓缩室以酸液循环并可部分或全部采出以获得浓缩液; 电极室以酸液循环并补充使其pH保持稳定。
一种脱除电镀废水中重金属离子包括方法：
原水罐中含重金属离子的溶液在泵的作用下进入到淡化室中，在电场的作用下金属离子 交换到离子交换纤维上向阴极方向移动透过阳离子交换膜进入到浓缩室;阴离子交换到离子 交换纤维上向阳极方向移动透过阴离子交换膜进入到浓缩室。从而达到原水的淡化。
浓水罐中的浓水在泵的作用下分别进入到浓缩室中，带走由淡化室中迁移过来的金属离 子，并且返回到浓缩罐中，使浓缩罐中的浓水进行循环或部分采出，从而使浓水罐中的金属 离子在逐步增加，达到一定的富集倍数。
在循环过程中，保持浓缩室中的pH在一个较小的范围内，以防止浓缩室中金属离子浓 度过大而产生沉淀。
在运转过程中，保持电极水罐中电极水pH保持在一个较小的范围内，从而降低电极室 中的电阻，减小电压，并且可以保持阳极室中的H+向浓缩室中迁移，使浓缩室中的pH保持 稳定。
本发明的有益效果是：
为低浓度的金属溶液的脱除提供了一个有效的方法，不仅可以对含有金属溶液的废水进 行纯化处理使废水的排放在允许范围之内，而且还可以有效的回收所排放废水中的重金属。 不仅做到了对环境的保护，使废水的排放达到国家标准;而且还降低了企业对废水处理的成 本、有效的实现重金属的循环利用，降低了重金属的成本。
通过简单的淡化室的并联，可以有效提高废水处理量;通过膜堆的串联，可以提高淡水 出水的纯度。
