申请日2016.10.18
公开(公告)日2017.02.15
IPC分类号C02F1/469
摘要
本发明涉及废水处理领域，具体是一种电磁耦合电控离子交换处理金属离子废水方法，将具有离子空位的磁性电控离子交换功能颗粒投入到金属阳离子废水中，使磁性电控离子交换功能颗粒与废水充分接触发生吸附反应;施入电磁场将吸附饱和的磁性电控离子交换功能颗粒从废水中分离并吸引粘附在电极板上;对带有吸附饱和的磁性电控离子交换功能颗粒的电极板施加氧化电位，目标金属阳离子从磁性电控离子交换功能颗粒中释放出来，对磁性电控离子交换功能颗粒施加还原电位使磁性电控离子交换功能颗粒空位再生。通过电化学方法实现对磁性电控离子交换功能颗粒的再生利用，再生过程为电化学过程，无二次污染并提高了磁性电控离子交换材料的稳定性。
摘要附图
权利要求书
1.一种电磁耦合电控离子交换处理金属离子废水方法，其特征在于，将具有离子空位的磁性电控离子交换功能颗粒投入到金属阳离子废水中，使磁性电控离子交换功能颗粒与废水充分接触发生吸附反应;施入电磁场将吸附饱和的磁性电控离子交换功能颗粒从废水中分离并吸引粘附在电极板上;对带有吸附饱和的磁性电控离子交换功能颗粒的电极板施加氧化电位，目标金属阳离子从磁性电控离子交换功能颗粒中释放出来，对磁性电控离子交换功能颗粒施加还原电位使磁性电控离子交换功能颗粒空位再生;
所述磁性电控离子交换功能颗粒是由磁性颗粒及其表面沉积的电活性离子交换功能材料构成的。
2.根据权利要求1所述的一种电磁耦合电控离子交换处理金属离子废水方法，其特征在于，所述磁性电控离子交换功能颗粒为四氧化三铁磁性纳米材料表面包覆有铁氰化铁、亚铁氰化铁、铁氰化镍、聚苯胺/磷酸锆复合物或聚吡咯/磷酸锆复合物的电活性离子交换材料。
3.根据权利要求1所述的一种电磁耦合电控离子交换处理金属离子废水方法，其特征在于，磁性电控离子交换功能颗粒的制备方法为化学浸渍沉淀或化学氧化法聚合法。
4.根据权利要求1所述的一种电磁耦合电控离子交换处理金属离子废水方法，其特征在于，所述电极板是由不锈钢材料制成的惰性电极板。
5.一种电磁耦合装置，其特征在于，权利要求1至4任一权利要求所述方法是在该装置中实现的，所述的电磁耦合装置包括用于盛放金属阳离子废水的容器(1)，相对的置于容器(1)内两侧的左、右电极板(B1、B2)，连接于左、右电极板(B1、B2)之间的直流电源(2)，附于左电极板(B1)一侧的电磁铁(A)，安装于容器(1)内的搅拌器(3)，分别安装于容器(1)上下端的进水阀(D)和出水阀(E)。
说明书
电磁耦合电控离子交换处理金属离子废水方法
技术领域
本发明涉及废水处理领域，具体是一种电磁耦合电控离子交换处理金属离子废水方法，尤其是一种连续重复循环的电磁耦合电控离子交换处理金属离子废水方法。
背景技术
近年来，水溶液中毒性金属阳离子的去除研究得到了广泛的关注。其主要原因为毒性金属离子可进入食物链对生物和人类造成危害，易患有皮炎、肺炎、肾功能衰竭、心血管系统、呼吸道癌、生殖系统等疾病。水体中多数毒性金属阳离子来源于采矿、选矿、冶炼、电镀、化工、核工业、制革和电子制造等行业，这些行业排放的毒性金属废水不仅污染了地表水，同时对地下水造成了一定程度的污染。如何控制毒性金属阳离子污染一直是世界环保领域的热点问题。
目前，有多种去除水溶液中毒性金属阳离子的方法与技术，如化学沉淀，吸附、离子交换，膜过滤、溶剂萃取等。但这些方法都有一定的局限性。如化学沉淀法容易产生大量的有毒沉淀污泥，溶剂萃取法只适合于浓度高于1g /L的毒性金属溶液，离子交换法是处理低浓度毒性金属废水的有效方法，但存在着一次性投资大、占地面积较大、再生洗脱液易造成二次污染、树脂易受污染等问题。电磁耦合电控离子交换是电磁性、离子交换、吸附和电化学相结合的新型离子选择性分离技术与工艺，将具有磁性和识别离子功能的电活性(即电位响应型)离子交换功能材料通过电磁铁吸附到金属电极板上，通过电化学方法调节磁性电活性离子交换功能材料的氧化/还原状态来控制离子的置入/释放，实现溶液中离子的分离;磁性离子交换基体通过电化学电位再生而无需化学再生，消除了二次污染，同时还可回收毒性金属阳离子实现节能减排及资源化利用。
目前有关磁分离技术已经广泛应用于矿业、微生物学、环保等领域，但是电磁耦合电控离子交换处理毒性金属阳离子废水的理论和工艺尚未见报道。通过对电磁耦合电控离子交换处理毒性金属阳离子废水的理论和工艺研究来提高处理废水效率，并且快捷、节能、高效分离回收溶液中毒性重金属阳离子，且该颗粒回收再生容易、无二次污染。故该工艺是一种清洁环境友好的新型处理毒性金属阳离子废水工艺。
发明内容
本发明旨在提供一种清洁环境友好的新型处理毒性金属阳离子废水工艺，具体是一种电磁耦合电控离子交换处理金属离子废水方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：一种电磁耦合电控离子交换处理金属离子废水方法，将具有离子空位的磁性电控离子交换功能颗粒投入到金属阳离子废水中，使磁性电控离子交换功能颗粒与废水充分接触发生吸附反应;施入电磁场将吸附饱和的磁性电控离子交换功能颗粒从废水中分离并吸引粘附在电极板上;对带有吸附饱和的磁性电控离子交换功能颗粒的电极板施加氧化电位，目标金属阳离子从磁性电控离子交换功能颗粒中释放出来，对磁性电控离子交换功能颗粒施加还原电位使磁性电控离子交换功能颗粒空位再生;
所述磁性电控离子交换功能颗粒是由磁性颗粒及其表面沉积的电活性离子交换功能材料构成的。
按照本发明所述方法，可实现对废水中的金属阳离子连续可控重复分离去除，尤其是中毒性金属阳离子。
本发明所述电磁耦合电控离子交换处理金属离子废水方法，与现有技术相比，其创新之处在于：(1)耦合了磁性颗粒回收吸附剂与电控离子交换技术，以电极电位氧化(还原)为主要推动力，消除了由化学再生剂造成的二次污染;(2)可控制该功能颗粒氧化还原状态提高该功能颗粒与毒性金属阳离子亲和力有助于低浓度废水中金属阳离子的快速置入，并通过电化学氧化还原实现功能颗粒再生和毒性金属阳离子的回收等;(3)磁性电控离子交换功能颗粒可循环重复利用;(4)具有毒性金属阳离子去除率高，实现了短时、节能、高效分离回收溶液中毒性金属阳离子;(5)操作简单、连续性强易于工业化。