申请日2004.03.29
公开(公告)日2005.01.12
IPC分类号C02F1/58; C02F1/38; C02F1/26
摘要
耦合处理铅、铬废水制取铬酸铅超细粉体的方法，涉及一种用乳化液膜同时处理两种废水同步获得铬酸铅超细粉体的工艺。第一步将煤油、表面活性剂和载体按比例混合，并加入等体积高浓度内水相铅废水，强烈搅拌得W/O型乳状液。第二步按比例加入低浓度外水相铬酸废水，轻微搅拌。静止分层，底层为六价铬含量降至0.5mg/L以下的铬酸废水，达标排放。第三步上层的乳状液加入乙醇破乳，离心沉淀物用乙醇和水洗涤获黄色直径在纳米级或亚微米级的正交晶型铬酸铅超细粒子。第四步将第三步的油膜相和内水相经补充返回第一步进行循环。本发明能一次同时耦合处理两种废水并获得优质铬酸铅超细粉体，一举三得使处理效率高，成本低，投资运行费用省。能广泛用于处理重金属废水并变废为宝。
权利要求书
1.耦合处理铅、铬废水制取铬酸铅超细粉体的方法，其特征在于：
第一步将煤油、表面活性剂斯盘80和三脂肪胺N7301按85-95∶2-10∶1-10 体积比例混合均匀，得到油膜相，再按等体积比例加入含铅离子浓度为 1000-2000mg/L的高浓度工业废水作为内水相溶液，按速率在3000-6000转/分 钟强烈搅拌10分钟，得到W/O型乳状液;
第二步按1∶1-2体积比例将上一步所得W/O型乳状液与作为外水相溶液 的浓度为100-500mg/L的铬酸废水混合，按速率200-400转/分钟，轻微搅拌混 合反应20分钟，然后静止分层，将外水相和乳状液分离，底层的外水相经测定 六价铬含量降至0.5mg/L以下，达到国家排放标准，进行排放;
第三步上层的乳状液中加入工业级乙醇对乳状液进行破乳，加入的量为乳 状液∶乙醇=20∶1体积比，按速率1000-2000转/分钟离心沉淀，使油膜相与内 水相及内水相内的沉淀分离，将分离出的沉淀用工业乙醇和水依次洗涤3-5次， 获得黄色直径为纳米级或亚微米级的正交晶型铬酸铅超细粒子;
第四步将第三步分离出的油膜相溶液返回第一步，参加新一轮的合成，将 分离出超细铬酸铅产品后留下的内水相经补充铅废水后也进入新一轮生产过 程，使油膜相和内水相依次反复进行循环。
说明书
耦合处理铅、铬废水制取铬酸铅超细粉体的方法
技术领域
本发明涉及一种用乳化液膜对含铅离子和铬酸两种废水进行耦合净化处理 时可同步获得铬酸铅超细粉体的工艺。
背景技术
含铅离子和含铬酸的废水是常见的工业重金属废水。其中含铅离子废水(简 称铅废水)见于蓄电池、油漆、印刷、冶金等行业;含铬酸的废水(简称铬酸 废水)见于镀锌和镀铬工业。目前，对铅废水的处理有矿物吸附法、生物吸附 法、氢氧化镁法等;对铬酸废水的处理方法较多，有沉淀法、溶剂萃取法、吸 附法、还原法等。
上世纪六十年代发明的一项工业分离技术—乳化液膜，除用于湿法冶金(贵 金属、稀土金属、放射性元素等)、生化应用(氨基酸提取、青霉素提取、固 定化酶等)等领域外，已经被广泛应用于工业废水(含重金属离子、酚类、有 机酸类、放射性等)的处理。其中含重金属离子废水的处理是它最重要的应用 领域。但至今为止，使用乳化液膜进行废水处理的过程都只是针对单一种类的 废水。由于乳化液膜是—种由外水相、油膜相和内水相构成的三相体系，所以 处理废水时都只是把工业废水作为外水相，而内水相都由另外加入的与外水相 匹配的化工原料构成，如此才能处理体系，完成单一种类废水的净化过程。例 如已见报道用乳化液膜分别对单一种类的铅废水或铬酸废水的处理工艺，其内 水相都是外加的氢氧化钠溶液。目的是使外水相的铅离子Pb2+或重铬酸根离子 Cr2O7 2-迁移到内水相，分别变为铅含氧酸PbO2 2-离子，或浓缩变为铬酸根CrO4 2- 离子。内水相也有使用硝酸或EDTA溶液，用硝酸是纯粹的浓缩，用EDTA目的 是使外水相铅离子迁移到内水相变为铅络合离子。总之，其目的是使作为外水 相的铅废水或铬酸废水的重金属含量降低到符合排放的要求。该方法与其他的 现有方法相比虽然效果较好，但由于需大量使用外加原料作为内水相，而且一 次只能处理单一种类的重金属工业废水，即要么单独对铅废水进行处理，要么单 独对铬酸废水进行处理。总之，至今为止并未见能将两种废水同时放在一起进 行处理的先例，因此现有的单独处理的方法无论投资还是运行，费用自然翻倍 增加，造成了处理成本高的缺陷。
发明内容
本发明的目的在于公开一种用乳化液膜方法同时净化铅废水和铬酸废水两 种废水，同时获得相应的铬酸铅超细粉体的方法。用这种方法既节约了原料， 又提高了处理效率，简化了工艺，节省了投资运行费用，从而降低了废水处理 的成本，并可综合利用变废为宝，获得优质的化工原料和试剂铬酸铅超细粉体。
为了实现上述目的，发明人根据长期对乳化液膜净化铅、铬废水方法的研 究和实验发现，可以将另一种工业废水作为内水相，即外水相和内水相分别由 两种可以反应的工业废水提供，本发明采用高浓度的铅废水作为乳化液膜的内 水相，稍低浓度的铬酸废水作为乳化液膜的外水相，通过在油膜相中添加能迁 移阴离子的流动载体三脂肪胺，将外水相中重铬酸根离子全部迁移至内水相与 铅离子反应，使外水相废水达到排放标准，同时通过乳化液膜独特的界面结构， 将生成的铬酸铅产品的尺寸控制在微米级以下，获得性能优异的超细粉体铬酸 铅(可做黄色颜料或分析化学试剂)，实现耦合处理两种废水和超细粉体制备一 举三得的目的。
具体工艺如下：
第一步将煤油、表面活性剂斯盘80和能迁移阴离子的载体三脂肪胺 (N7301)按85-95∶2-10∶1-10体积比例混合均匀，得到油膜相，再按等体积 比例加入含铅离子浓度为1000-2000mg/L的高浓度铅废水作为内水相溶液，按 速率在3000-6000转/分钟强烈搅拌10分钟，得到W/O型乳状液。
第二步按1∶1-2体积比例将上一步所得W/O型乳状液与作为外水相的浓 度为100-500mg/L的铬酸废水混合，按速率200-400转/分钟，轻微搅拌混合反 应20分钟。然后静止分层，将外水相和乳状液分离，分离出的底层的外水相经 测定六价铬含量降至0.5mg/L以下，达到国家排放标准，进行排放。
第三步上层的乳状液中加入有机溶剂工业级乙醇对乳状液进行破乳，加入 的量为乳状液∶乙醇=20∶1体积比，按速率1000-2000转/分钟离心沉淀，使油 膜相溶液与内水相溶液、内水相中的沉淀三相分离，将分离出的沉淀用工业乙 醇和水依次洗涤2-3次，最终获得黄色产物，干燥后通过电子显微镜、X射线衍 射和光谱法对其进行行貌、结构和性能表征，结果表明该黄色产物是直径为纳 米级或亚微米级的正交晶型铬酸铅超细粒子。
第四步将第三步分离出的油膜相溶液返回第一步，参加新一轮的合成，将 分离出超细铬酸铅粉体产品后留下的内水相，经补充铅废水使浓度符合工艺后 也进入新一轮生产过程，使油膜相和内水相依次反复进行循环。
本发明具有以下优点：
1、本方法能一次同时耦合处理两种工业废水，与传统的单一废水处理过程 相比，翻倍提高了处理效率，又可省去传统过程处理两种废水需要的各自的额 外原料，以及对内水相的再处理工艺，从而节约了处理成本和投资费用。
2、本发明在处理两种废水的同时，利用乳化液膜独特的界面结构，可以在 内水相制备相应的铬酸铅超细粉体，达到变废为宝的目的。并期望能推广到大 规模工业应用。
3、本方法制备的铬酸铅超细粉体粒子分布均匀，纯度高，某些产品能达到 纳米级，填补了该领域空白。
4、本方法使用的油膜相和内水相能直接参加循环利用，进一步节约了生产 成本，减少了污染。
