申请日2013.11.11
公开(公告)日2014.02.05
IPC分类号C02F1/28; C02F1/26; C02F1/62
摘要
本发明涉及吸附去除废水中重金属离子的旋流强化方法及装置，包括以下步骤：含重金属废水在混合单元与吸附剂进行混合，将吸附剂分散均匀;混合液体经过动力单元(泵)提供一定的压力和流量，进入微萃取排序耦合单元，吸附剂与重金属充分发生吸附作用，以固相有效地萃取重金属离子，并在此单元对固体颗粒按粒径进行排序后进入微旋流萃取分离单元;在微旋流萃取分离单元进行二次萃取及萃取颗粒分离过程，吸附剂颗粒从底流进行回收，净化水从溢流出系统。本发明还提供了一种吸附去除废水中重金属离子的旋流强化装置，本装置有占地面积小、吸附效率高，吸附剂使用量小，操作维护成本低的优势，可广泛应用于废水处理领域。
权利要求书
1.一种废水中重金属离子的旋流吸附去除方法，其特征在于，该 方法包括以下步骤：
步骤1：吸附剂与含有重金属离子的废水的混合液体经过 动力单元提供的压力和流量，旋流进入微萃取排序耦合单元， 吸附剂与重金属离子充分发生吸附作用，在固相有效地萃取重 金属离子后，轴流进入微粒排序过程，按吸附颗粒的粒径进行 排序;
步骤2：排序后的萃取颗粒及废水进入微旋流萃取分离单 元，在此单元完成二次萃取及废水与吸附颗粒的分离过程。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述吸附剂与含有重 金属离子的废水预先通过搅拌或喷射方法进行混合。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述吸附剂与含重金 属离子废水的质量比为0.01-10%，废水中重金属离子浓度为 0.1-200ppm，吸附剂中吸附颗粒的粒径为0.1-500μm。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述吸附剂与含有重 金属的废水在所述微萃取排序耦合单元中，依靠旋流场中萃取 颗粒的公转迁移与自转完成微萃取过程，依靠轴流进料后形成 的离心场及旋流场完成颗粒的排序过程。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述旋流萃取分离单 元中依靠旋流场完成吸附剂颗粒的分离，进口线速度为4-18m/s。
6.一种实现如权利要求1所述方法的废水中重金属离子的旋流吸 附去除装置，其特征在于，该装置包括至少：
一微萃取排序耦合单元，包括一微萃取腔，该为萃取腔上 设有至少一斜向进口以便吸附剂和含金属离子废水的混合液进 入，一颗粒排序腔，该颗粒排序腔中心设有一防混柱芯，该颗 粒排序腔上设有一混合液出口，该微萃取腔和颗粒排序腔通过 一轴流式进口相连通;
一微旋流萃取分离单元，该微旋流萃取分离单元为一旋流 器，该微旋流萃取分离单元设有一液相入口以同前述微萃取排 序耦合单元的混合液出口相连通、一液相出口以排除净化水和 一固相出口以排出污物。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，该装置还设有一前置的 混合单元，以均匀混合含金属离子废水与吸附剂。
8.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述斜向进口形式为切 向或渐开线。
9.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述微萃取排序耦合单 元混合液出口为方形，与旋流微萃取部分的进口截面形状相同。
10.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置包括单一或多 组并联的所述微萃取排序耦合单元与所述旋流微萃取单元。
说明书
废水中重金属离子的旋流吸附去除方法及装置
技术领域
本发明属于节能环保领域，涉及一种吸附水中重金属离子的旋流 强化方法，具体地说，本发明涉及一种固相萃取重金属离子、旋流强 化吸附、旋流分离的方法与装置。
背景技术
重金属离子来源广泛，涉及化工、矿山、机械制造、冶金、电子 和仪表等行业。重金属污染具有隐蔽性、长期性和不可逆等特点，既 可以直接进入水体、大气和土壤，造成直接污染，也能在各种环境中 相互迁移，造成间接污染。重金属不能由微生物降解，在环境中只能 进行形态间的相互转化，直接或间接地使人体永久性中毒，引发多种 疾病甚至致癌。因此控制重金属离子的排放刻不容缓。
目前去除废水中重金属离子的方法包括化学沉淀、离子交换、生 物絮凝、蒸发浓缩等。但多数工艺和设备成本高，效率低，操作复杂， 后续处理困难。由于吸附廉价高效、操作简单的特点，广泛用于水中 重金属和有机物的去除。通过吸附作用，废水中的重金属离子被吸附 到吸附剂上。采用合适的吸附剂可以达到理想的吸附效果，比如壳聚 糖、活性炭、树脂、沸石、淀粉、活性污泥等。通常废水先排出到贮 水池，然后投入吸附剂处理，通常这一吸附过程需要大量的时间，处 理后的废水仍然存在不达标的风险。
中国专利申请CN202849113U，公开了一种吸附去除废水中微量 镉离子的一体化装置，装置主要特征在于，设有过滤柱体容器，废水 通过进水箱和泵从容器下端进入，并在容器床层中停留0.5～2.5小 时从上端流出。吸附床层依次放置不同吸附能力的吸附剂，但是这一 吸附过程时间约为0.5～2.5小时，吸附速率慢，处理量小，吸附剂 达到吸附饱和后需要再次填料，操作复杂。如何强化吸附作用，缩短 时间，提高吸附效率势在必行。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种废水中重金属 离子的旋流吸附去除方法及装置。
具体技术方案如下：
一种废水中重金属离子的旋流吸附去除方法，该方法包括以下步 骤：
步骤1：吸附剂与含有重金属离子的废水的混合液体经过动力单 元提供的压力和流量，旋流进入微萃取排序耦合单元，吸附剂与重金 属离子充分发生吸附作用，在固相有效地萃取重金属离子后，轴流进 入微粒排序过程，按吸附颗粒的粒径进行排序;
步骤2：排序后的萃取颗粒及废水进入微旋流萃取分离单元，在 此单元完成二次萃取及废水与吸附颗粒的分离过程。
较佳的，所述吸附剂与含有重金属离子的废水预先通过搅拌或喷 射方法进行混合，将吸附剂分散均匀。
较佳的，所述吸附剂与含重金属离子废水的质量比为0.01-10%， 废水中重金属离子浓度为0.1-200ppm，吸附剂中吸附颗粒的粒径为 0.1-500μm。
较佳的，所述吸附剂与含有重金属的废水在所述微萃取排序耦合 单中，依靠旋流场中萃取颗粒的公转迁移与自转完成微萃取过程，然 后依靠轴流进料后形成的离心场及旋流场完成颗粒的排序过程，萃取 体系经过二次萃取及分离单元脱除吸附污泥，得到净化水。
较佳的，所述旋流萃取分离单元中依靠旋流场完成吸附剂颗粒的 分离，进口线速度为4-18m/s。
一种实现前述方法的废水中重金属离子的旋流吸附去除装置，该 装置包括至少：
一微萃取排序耦合单元，包括一微萃取腔，该为萃取腔上 设有至少一斜向进口以便吸附剂和含金属离子废水的混合液进 入，一颗粒排序腔，该颗粒排序腔中心设有一防混柱芯，该颗 粒排序腔上设有一混合液出口，该微萃取腔和颗粒排序腔通过 一轴流式进口相连通;
一微旋流萃取分离单元，该微旋流萃取分离单元为一旋流 器，该微旋流萃取分离单元设有一液相入口以同前述微萃取排 序耦合单元的混合液出口相连通、一液相出口以排除净化水和 一固相出口以排出污物。
较佳的，该装置还设有一前置的混合单元，以均匀混合含金属离 子废水与吸附剂混。
较佳的，所述斜向进口为切向或渐开线。
较佳的，所述微萃取排序耦合单元混合液出口为方形，与旋流微 萃取部分的进口截面形状相同。
较佳的，所述装置包括多组并联的所述微萃取排序耦合单元与所 述旋流微萃取单元。
本发明的有益效果在于：通过微萃取排序耦合单元中的萃取腔， 使吸附剂颗粒及重金属离子进行公转及自转，完成吸附剂颗粒对重金 属污染离子的捕获，并且通过强化萃取促进污染离子在吸附剂内的迁 移、存留和存转化;进一步微萃取排序耦合单元中的排序腔串联旋流 微萃取单元对重金属离子进行二次萃取及分离，提高了重金属离子的 分离效率。