申请日2011.12.21
公开(公告)日2012.07.04
IPC分类号C02F9/04; C02F1/70; C02F103/16; C02F101/22; C02F1/42
摘要
本发明公开了一种含重金属的电镀废水处理及重金属回收利用方法，其步骤为：将含重金属离子的低浓度电镀废水通过离子交换树脂，使电镀废水中所含的重金属离子完全吸附于离子交换树脂并分离出干净的水，直至离子交换树脂的吸附达到饱和，加入洗脱液使吸附于离子交换树脂的重金属离子脱离离子交换树脂而产出高浓度的电镀废水，然后向高浓度电镀废水投加还原剂进行还原反应，得不溶于水的含重金属离子的还原产物，加入絮凝剂加快还原产物聚沉，最后通过过滤或离心等方法将沉淀物分离，并通过高温煅烧回收重金属物质作为有用的工业原料。本发明的工艺具有成本低、效率高和通用性强等优点，有效减少二次污染，适合在电镀、电子行业广泛应用。
权利要求书
1.一种含重金属的电镀废水处理及重金属回收利用方法，其特征在于其步骤为：
1)离子交换富聚：将含重金属离子的低浓度电镀废水与离子交换树脂进行离子交换反应后富聚为高浓度的电镀废水;
2)还原沉淀回收：将步骤1所富聚的高浓度电镀废水进行还原-沉淀处理，回收其中的重金属反应产物。
2.根据权利要求1所述的一种含重金属的电镀废水处理及重金属回收利用方法，其特征在于在离子交换富聚步骤中，所述离子交换反应包括：
1)吸附反应：使电镀废水中所含的重金属离子完全吸附于离子交换树脂并分离出干净的水，直至离子交换树脂的吸附达到饱和;
2)洗脱反应：加入洗脱液使吸附于离子交换树脂的重金属离子脱离离子交换树脂而产出高浓度的电镀废水。
3.根据权利要求2所述的一种含重金属的电镀废水处理及重金属回收利用方法，其特征在于：所述洗脱液为强碱溶液。
4.根据权利要求3所述的一种含重金属的电镀废水处理及重金属回收利用方法，其特征在于：所述离子交换树脂为D301大孔弱碱性树脂，处理的是含重金属铬的电镀废水。
5.根据权利要求4所述的一种含重金属的电镀废水处理及重金属回收利用方法，其特征在于：
1)所述离子交换树脂进行预处理
a、将新鲜离子交换树脂用去离子水浸泡;
b、用强酸溶液浸泡;
c、用去离子水清洗至中性;
d、再用强碱溶液浸泡;
e、用去离子水洗至中性，备用;
2)所述吸附反应为动态吸附
先将预处理后的湿离子交换树脂在处理容器中不断搅动下从离子交换装置的上端慢慢注入，一旦有气泡，需重装，保持水面高出离子交换树脂2-3cm，然后交换测定，交换测定包括下列步骤：
a、调节流速：用去离子水慢慢注入离子交换装置中，控制流速恒定;
b、交换：将含Cr6+电镀废水注入离子交换装置中，且收集流出液，测定其Cr6+的浓度;
c、直至离子交换树脂达到交换平衡，此时流出液六价Cr的浓度接近于进水六价Cr的浓度;
3)所述洗脱反应为动态洗脱
a、注入强碱溶液，收集流出液，测定其Cr6+的浓度;
b、记录数据，直到流出液Cr6+的浓度基本不变，计算结果。
6.根据权利要求2所述的一种含重金属的电镀废水处理及重金属回收利用方法，其特征在于：所述离子交换树脂为阳离子交换树脂，处理含镍、镉、铜等的电镀废水。
7.根据权利要求1所述的一种含重金属的电镀废水处理及重金属回收利用方法，其特征在于所述还原沉淀回收步骤包括：
1)还原沉淀：向所述的高浓度电镀废水投加还原剂进行还原反应，得到不溶于水的含重金属离子的还原产物，加入絮凝剂加快还原产物聚沉;
2)固液分离：通过过滤或离心的方式将沉淀物分离;
3)高温煅烧：将沉淀物高温煅烧回收含有所述重金属离子的物质作为工业原料用。
8.根据权利要求7所述的一种含重金属的电镀废水处理及重金属回收利用方法，其特征在于：所述还原剂为硫化钠。
9.根据权利要求7所述的一种含重金属的电镀废水处理及重金属回收利用方法，其特征在于：所述还原反应在搅拌条件下充分混合反应。
10.根据权利要求7所述的一种含重金属的电镀废水处理及重金属回收利用方法，其特征在于：所述高温煅烧的工艺条件中温度为650-750摄氏度。
说明书
一种含重金属的电镀废水处理及重金属回收利用方法
技术领域
本发明涉及电镀废水处理技术领域，特别涉及一种含重金属的电镀废水处理及重金属回收利用方法。
背景技术
电镀工业是我国重要的加工行业，目前以镀锌、镀铜、镀镉、镀镍和镀铬为主，集中分布在机器制造、轻工、电子、航空航天及仪器仪表等工业领域中。据了解，全国电镀行业每年排放含重金属的废水在4亿吨以上，导致江河湖海的严重污染。而近年来电镀废水处理主要是只满足当今日益严格的环保要求。
目前国内外常用的电镀废水处理方法主要有化学法、电解法、离子交换法、膜分离法和微生物法等，这些工艺在实际应用中都存在一些弊端：
1、通常电镀废水的重金属浓度低、水体处理量大，导致投加药剂量大，易造成二次污染;
2、工艺及设备占地面积大，操作成本、固定投资较大;
3、工艺操作复杂，工艺条件不稳定，操作较难控制;
4、这些重金属废水的处理方法都是一种污染转移，将废水中溶解的重金属转化成沉淀或是更加易于处理的形式，对这些物质采取填埋处置，重金属对环境的危害依然长期存在，常常造成对地下水和地表水的污染，而治理这些污染需要付出更大的代价。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种含重金属的电镀废水处理及重金属回收利用方法，是一种高效、低成本且有效避免二次污染的重金属电镀废水处理及重金属回收利用方法，特别适合处理低浓度重金属废水。
本发明的技术方案是：
一种含重金属的电镀废水处理及重金属回收利用方法，其特征在于其步骤为：
1)离子交换富聚：将含重金属离子的低浓度电镀废水与离子交换树脂进行离子交换反应后富聚为高浓度的电镀废水;
2)还原沉淀回收：将步骤1所富聚的高浓度电镀废水进行还原-沉淀处理，回收其中的重金属反应产物。
在离子交换富聚步骤中，所述离子交换反应包括：
1)吸附反应：使电镀废水中所含的重金属离子完全吸附于离子交换树脂并分离出干净的水，直至离子交换树脂的吸附达到饱和;
2)洗脱反应：加入洗脱液使吸附于离子交换树脂的重金属离子脱离离子交换树脂而产出高浓度的电镀废水。
所述洗脱液为强碱溶液。
所述离子交换树脂为D301大孔弱碱性树脂，处理的是含重金属铬的电镀废水，处理含重金属铬的电镀废水的步骤包括：
1)所述离子交换树脂进行预处理
a、将新鲜离子交换树脂用去离子水浸泡;
b、用强酸溶液浸泡;
c、用去离子水清洗至中性;
d、再用强碱溶液浸泡;
e、用去离子水洗至中性，备用;
2)所述吸附反应为动态吸附
先将预处理后的湿离子交换树脂在处理容器中不断搅动下从离子交换装置的上端慢慢注入，一旦有气泡，需重装，保持水面高出离子交换树脂2-3cm，然后交换测定，交换测定包括下列步骤：
a、调节流速：用去离子水慢慢注入离子交换装置中，控制流速恒定;
b、交换：将含Cr6+电镀废水注入离子交换装置中，且收集流出液，测定其Cr6+的浓度;
c、直至离子交换树脂达到交换平衡，此时流出液六价Cr的浓度接近于进水六价Cr的浓度;
3)所述洗脱反应为动态洗脱
a、注入强碱溶液，收集流出液，测定其Cr6+的浓度;
b、记录数据，直到流出液Cr6+的浓度基本不变，计算结果。
所述离子交换树脂为阳离子交换树脂，处理含镍、镉、铜等的电镀废水。
所述还原沉淀回收步骤包括：
1)还原沉淀：向所述的高浓度电镀废水投加还原剂进行还原反应，得到不溶于水的含重金属离子的还原产物，加入絮凝剂加快还原产物聚沉;
2)固液分离：通过过滤或离心的方式将沉淀物分离;
3)高温煅烧：将沉淀物高温煅烧回收含有所述重金属离子的物质作为工业原料用。
所述还原剂为硫化钠，所述还原反应在搅拌条件下充分混合反应，所述高温煅烧的工艺条件中温度为650-750摄氏度。
本发明的有益效果是：
本发明通过离子交换富聚的方法，将含重金属铬、镍、镉、铜等离子的低浓度电镀废水富聚为高浓度的电镀废水，大大减少了废水体量，再将高浓度的废水进行还原沉淀回收处理，减少了投药量，降低了操作成本，提高处理效率，将重金属废渣回收处理作工业原料再利用，既避免了大量重金属废渣堆积带来的二次污染，又增加了生产的附加值。
采用离子交换树脂法，对低浓度溶液吸附具有吸附效率高、操作成本低、出水水质好，且可回收有用物质等优点，吸附饱和的离子交换树脂经过洗脱反应后，回复未饱和状态，从而作进一步回收利用，吸附后的出水完全达到国家排放标准，可返回生产中作为清洗水利用。
本发明提出了“两步法”废水处理新工艺，首次提出了用D301树脂吸附 Cr(VI)，减少了工艺废水体量和投药量、大大降低操作成本和减少二次污染。解决了传统化学还原法处理含铬废水的高成本、低效率问题。采用重金属回收利用的资源化技术，既避免了大量铬渣堆积带来的二次污染，又增加了生产的附加值。
本发明技术通用性强，用阳离子交换树脂替代D301树脂就能处理含镍、镉、铜等重金属离子的电镀废水，采用本发明离子交换树脂处理这些重金属离子在废水中的除去率均高达99.99%。
综上，本发明的工艺具有成本低、效率高和通用性强等优点，有效减少二次污染，适合在电镀、电子行业广泛应用。
