申请日2016.05.12
公开(公告)日2016.10.05
IPC分类号C02F9/04; B01J20/30; B01J20/12; B01J20/34; B01J20/28; C02F1/28; C02F1/74
摘要
本发明公开了一种含铜废水的处理工艺，其包括废水过滤、调节pH值，改性蒙脱石重金属吸附剂吸附、二次过滤、废水检验排放和改性蒙脱石重金属吸附剂回收等步骤;本发明中的含重金属铜废水处理工艺简单，效果优良，经处理后的废水能够达到排放标准，采用的改性蒙脱石重金属吸附剂制作工艺简单易行，采用的改性蒙脱石重金属吸附剂在处理完废水后，经简单处理可以重复使用。
权利要求书
1.一种含铜废水的处理工艺，其特征在于包括以下步骤：
一、废水过滤;
二、采用1mol/L的乙酸和1mol/L的乙酸钾将废水的pH值调节至6～7.5;
三、按40～50kg/m3添加量向废水中添加改性蒙脱石重金属吸附剂，并曝气处理20～60小时;
四、过滤除去吸附重金属铜后的改性蒙脱石重金属吸附剂;
五、处理后的废水经检验合格后排放;
六、改性蒙脱石重金属吸附剂经处理后回收。
2.根据权利要求1所述的一种含铜废水的处理工艺，其特征在于所述的改性蒙脱石重金属吸附剂由以下步骤制得：
a)蒙脱石提纯，提纯后按固液质量比为1：2～5配制蒙脱石分散液;
b)向步骤a中配制的蒙脱石分散液中加入羟基铝离子溶液，超声分散10～30分钟后，将溶液干燥，制得插层改性蒙脱石;其中蒙脱石分散液与羟基铝离子溶液的质量比为1:3～7;
c)将步骤b制得的插层改性蒙脱石在300～450℃下焙烧1～1.5小时;
d)将经步骤c焙烧后的插层改性蒙脱石加入到6mol/L的氯化钠溶液中，超声处理15～20分钟，并干燥后制得改性蒙脱石重金属吸附剂。
3.根据权利要求2所述的一种含铜废水的处理工艺，其特征在于：所述步骤a中的蒙脱石提纯处理为先将蒙脱石研磨至400目至600目，然后在75wt%乙醇溶液中浸泡20～30分钟，之后在pH为4.5～5的盐酸中浸泡10～15分钟，最后用去离子水清洗1～3次后干燥。
4.根据权利要求2所述的一种含铜废水的处理工艺，其特征在于所述的羟基铝离子溶液由以下方法制得：0.003～0.03mol/L氯化铝加入到pH为7.5～8.5的氢氧化钠溶液制得，其中控制氢氧根离子和铝离子的摩尔比为1.8～2.5：1。
5.根据权利要求1所述的一种含铜废水的处理工艺，其特征在于：所述的步骤六中改性蒙脱石重金属吸附剂在吸附重金属铜后可以在5～7mol/L的氯化钠溶液中超声处理0.5～2.5小时后回收。
6.根据权利要求2所述的一种含铜废水的处理工艺，其特征在于：所述步骤c中，控制插层改性蒙脱石焙烧时的升温速率为1～5℃/分钟，焙烧后自然降温。
7.根据权利要求4所述的一种含铜废水的处理工艺，其特征在于：所述羟基铝离子溶液在制备过程中，氯化铝溶液在18～24分钟内匀速加入到氢氧化钠溶液中，并控制加入时的温度为70～90℃。
说明书
一种含铜废水的处理工艺
技术领域
本发明涉及重金属废水处理技术领域，尤其是涉及一种含铜废水的处理工艺。
背景技术
铜的冶炼、加工以及电镀等工业生产过程中都会产生大量含铜废水，其含铜浓度高达几十mg/L，这种废水排入水体中，会严重影响水的质量，对环境造成污染。水中铜含量达0.01mg/L时，对水体自净有明显的抑制作用，超过3.0mg/L，会产生异味，超过15mg/L，就无法引用。因此，工业废水必须经过处理才能达到环境要求。
现有的含铜废水处理技术中，离子交换法、沉淀法、吸附法和电解法是应用较多、较成熟的可靠技术。但是也存在众多的不足，例如电解法，虽然去除重金属铜离子的效果还不错，但是在处理过程中，特别是大量废水的处理过程中会消耗大量的电能，其能源消耗较大，难以符合目前所倡导的节能减排的要求;沉淀法，沉淀法又通常可分为化学沉淀和物理沉淀，化学沉淀就是往废水中添加大量的碱，使废水呈碱性，然后生成难溶的沉淀物，经过滤除去，物理方法是往含重金属废水中添加絮凝剂，絮凝剂多为胶体，利用其表面大量相仿电荷吸附重金属离子，然后靠重力沉降后经过滤等方法除去;离子交换法和吸附法，虽然操作简单，能耗小，但是也存在单一方法处理时效果不佳的问题。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种能耗低，处理工艺简单易行，对重金属铜的处理效果良好，处理废水后的处理剂能够循环使用的含铜废水处理工艺。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种含铜废水的处理工艺，包括以下步骤：
一、废水过滤;
二、采用1mol/L的乙酸和1mol/L的乙酸钾将废水的pH值调节至6～7.5;
三、按40～50kg/m3添加量向废水中添加改性蒙脱石重金属吸附剂，并曝气处理20～60小时;
四、过滤除去吸附重金属铜后的改性蒙脱石重金属吸附剂;
五、处理后的废水经检验合格后排放;
六、改性蒙脱石重金属吸附剂经处理后回收。
含铜废水中虽然主要的污染物是其中的重金属铜离子，但是废水中难免会有大体积的固体废弃物，需要除去，以防对之后的重金属铜处理过程产生不良影响;重金属铜在酸性环境中的溶解度最高，在处理前将废水的pH值调节至6～7.5的近中性环境可以在一定程度上降低废水中的重金属铜的含量，同时不过度的调节pH使废水呈碱性或强碱性，这样可以降低碱溶液的投入，也可以减少废水处理后再次调节pH值的步骤，简化工艺;改性蒙脱石重金属吸附剂处理时，曝气处理，其一是利用气流进行搅拌作用，使重金属吸附剂与废水的接触增多，二来是向其中通入大量的氧气，可以通过反应去除废水中的一些高耗氧量污染物;本发明中采用改性蒙脱石重金属吸附剂，其可以在处理废水后用饱和的钠盐浸泡处理，处理后可以恢复其重金属离子吸附性能，实现回收在利用。
作为优选，改性蒙脱石重金属吸附剂由以下步骤制得：
a)蒙脱石提纯，提纯后按固液质量比为1：2～5配制蒙脱石分散液;
b)向步骤a中配制的蒙脱石分散液中加入羟基铝离子溶液，超声分散10～30分钟后，将溶液干燥，制得插层改性蒙脱石;其中蒙脱石分散液与羟基铝离子溶液的质量比为1:3～7;
c)将步骤b制得的插层改性蒙脱石在300～450℃下焙烧1～1.5小时;
d)将经步骤c焙烧后的插层改性蒙脱石加入到6mol/L的氯化钠溶液中，超声处理15～20分钟，并干燥后制得改性蒙脱石重金属吸附剂。
蒙脱石是一种层状的铝硅酸盐矿物，其层间具有丰富的可交换阳离子，而且由于其具有的层间结构，具有一定的吸附性能，但是由于其层间距在1nm左右，由于其层间可交换离子的存在，能够吸附的重金属离子有限，需要对其进行改性处理;羟基铝离子是一种以铝离子为中心离子，众多羟基由于离子带电性围绕铝离子形成的大型聚合离子团，其可以在水溶液中稳定的存在，由于其外层有大量的羟基包围，因此其具有异常优良的离子交换性能，而且该种聚合离子团的尺寸合适，与蒙脱石的层间距相近，经处理后可以进入蒙脱石的层间，并将层状的蒙脱石撑开一定距离，增加蒙脱石的层间距，在蒙脱石层间起到柱撑作用，使蒙脱石的吸附性能变的更加优良，能够具有更加优良的吸附性能，也能拓展其吸附的吸附物种类;高温焙烧后，可以除去其中的羟基，使层间的羟基铝离子变为纳米氧化铝，将蒙脱石层间结构撑开，扩大层间距。
作为优选，步骤a中的蒙脱石提纯处理为先将蒙脱石研磨至400目至600目，然后在75wt%乙醇溶液中浸泡20～30分钟，之后在pH为4.5～5的盐酸中浸泡10～15分钟，最后用去离子水清洗1～3次后干燥。
蒙脱石提纯处理过程，先后在乙醇和盐酸中浸泡，可以去除蒙脱石表面附着的有机物和杂质，特别是盐酸处理，可以去除填充在蒙脱石孔道和层间的无机杂质，是其具有更多的吸附空间，具有更强的吸附能力。
作为优选，羟基铝离子溶液由以下方法制得：0.003～0.03mol/L氯化铝加入到pH为7.5～8.5的氢氧化钠溶液制得，其中控制氢氧根离子和铝离子的摩尔比为1.8～2.5：1。
作为优选，步骤六中改性蒙脱石重金属吸附剂在吸附重金属铜后可以在5～7mol/L的氯化钠溶液中超声处理0.5～2.5小时后回收。
作为优选，步骤c中，控制插层改性蒙脱石焙烧时的升温速率为1～5℃/分钟，焙烧后自然降温。
缓慢的升温速率可以使改性蒙脱石层间的氧化铝结晶更加完整。
作为优选，羟基铝离子溶液在制备过程中，氯化铝溶液在18～24分钟内匀速加入到氢氧化钠溶液中，并控制加入时的温度为70～90℃。
羟基铝离子虽然是一种可以稳定存在的聚合阳离子团，但是在制备过程中如果添加的速率过慢或者过快都会影响羟基铝离子的形成，也会影响所形成的羟基铝离子的稳定性。
因此，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明中的含重金属铜废水处理工艺简单，效果优良，经处理后的废水能够达到排放标准;
(2)本发明中所采用的改性蒙脱石重金属吸附剂制作工艺简单易行;
(3)本发明中所采用的改性蒙脱石重金属吸附剂在处理完废水后，经简单处理可以重复使用。