申请日2012.03.31
公开(公告)日2012.08.01
IPC分类号C02F1/52; C02F1/62
摘要
本发明公开了一种工业废水处理用高效捕镉剂及其制备方法，该高效捕镉剂由以下重量比组分制成：硫酸亚铁10～25%、碳酸钠10～20%、聚合硫酸铁20～35%、水25～40%。本发明高效捕镉剂充分保证了重金属镉的去除率，使废水中的镉去除能够更彻底，通过过滤直接能够达到排放标准，同时具有非常明显的降解COD和脱色功能，低耗、无毒，并且占地面积小，处理成本低，处理工艺简单，可操作性强，易于推广使用。
权利要求书
1.工业废水处理用高效捕镉剂，其特征在于该高效捕镉剂由以下重量比组分制成：
硫酸亚铁10～25%、碳酸钠10～20%、聚合硫酸铁20～35%、水25～40%。
2.根据权利要求1所述的工业废水处理用高效捕镉剂，其特征在于该高效捕镉剂由以下重 量比组分制成：
硫酸亚铁10～20%、碳酸钠10～20%、聚合硫酸铁20～30%、水30～40%。
3.根据权利要求2所述的工业废水处理用高效捕镉剂，其特征在于该高效捕镉剂由以下重 量比组分制成：
硫酸亚铁15～20%、碳酸钠10～15%、聚合硫酸铁25～30%、水35～40%。
4.一种权利要求1所述的工业废水处理用高效捕镉剂的制备方法，其特征在于该方法包括 以下步骤：
将硫酸亚铁充分溶解于水中，然后再分别加入碳酸钠和聚合硫酸铁，混匀后，过滤， 除去滤渣。
说明书
工业废水处理用高效捕镉剂及其制备方法
技术领域
本发明属于水处理领域，具体涉及一种工业废水处理用高效捕镉剂及其制备方法。
背景技术
镉是一种毒性很大的重金属，其化合物也大都属毒性物质，因此被认为是一种危险的 环境污染物。极微量的镉就可对人体造成伤害，它通过食物链富集，具有稳定、积累和不 易消除的特点，可对人体产生慢性中毒，主要积累在肝、肾、胰腺、甲状腺和骨骼之中，使 肾脏等器官发生病变，并引起神经痛和内分泌失调等病症，甚至使人疼痛而死。1993年 世界肿瘤研究机构(IARC)将镉定义为人类第IA致癌物。近年来研究证明，无论是从毒性还 是蓄积作用来看，镉都将是继汞、铅之后污染人类环境、威胁人类健康的第三个金属元素。 镉在电镀、
汽车及航空、颜料、油漆、印刷等行业都有广泛的应用，工厂排出的含镉废水是水体 镉污染的主要污染源。比如电镀工业、军工生产排放的废水(含镉量约0.065mg/L)和硫酸矿 石制取硫酸、磷矿石制取磷肥等工艺排除的废水(含镉量高达0.089mg/L)等对水体污染尤为 严重。震惊世界的日本“痛痛病”就是水田污染的典型事例，因镉污染而致，被称为“全球十 大环境污染事件”，表现为全身疼痛、骨脆易折而引起身长缩短骨骼变形，最后发生肌萎缩 及其他并发症，甚至死亡。
镉对人体的危害已经引起了世界各国的重视，各国均制定了相应的国家标准。我国规 定工业废水中镉的最高排放浓度为0.1mg·L-1，所以含镉废水在排放之前必须进行处理，以达 到排放的要求，避免污染中毒事件的发生。在我国，也发生过严重的镉污染事件，因此， 含镉废水的有效处理刻不容缓，研究、开发高效经济的含镉废水的处理技术，具有重大的 社会、经济和环境意义。
迄今为止，含镉废水的处理方法较多，根据镉离子的含量及镉存在形态的不同，所采 用的处理方法也有所不同。
目前常用的方法有化学法、物理化学法和生物法3大类。
1、化学法
现国内外采用化学沉淀法处理含镉废水的应用较多，也是处理含镉废水的一种主要方 法，该方法简单、方便、经济实用，特别适合于镉离子浓度较高水体中镉的去除，如氢氧 化物沉淀法、硫化物沉淀法、铁氧体法、碳酸物沉淀法和磷酸物沉淀法。常用的沉淀剂为 石灰类中和剂、硫化物、硫酸铁、碳酸盐和磷酸盐以及由以上几种沉淀剂组成的混合沉淀 剂，当向含镉废水中加入以上沉淀剂时，会生成Cd(OH)2、CdS、铁氧体晶体的沉淀物、CdCO3和Cd3(PO4)2。但是由于一般的工业废水成分复杂，有些离子会影响镉离子的沉淀，有些会 与镉离子形成络合离子，使镉离子很难去除。沉淀法虽能除去废水中的大部分镉离子，但 镉却不能回收利用，沉渣还可能造成二次污染，对此也有待进一步解决。
2、物理化学法
(1)离子交换法：该法是镉等重金属离子与交换树脂中的离子发生离子置换的过程。镉 离子选择性树脂种类很多，常用的树脂有阳、阴离子交换树脂等。离子交换法的优点是可 回收废水中有用物质并进行水的循环使用，尤其对低浓度废水，能较彻底地净化和回收。 但缺点是树脂易受污染或氧化失效，再生频繁，操作费用高，若能针对这些缺陷来改善树 脂的性能，则应用前景广阔。
(2)吸附法：吸附法是利用多孔性的固体物质，使水中的一种或多种物质被吸附在固体 表面而除去的方法。吸附剂吸附可以将废水中微量的镉离子几乎全部去除，吸附出水达到 排放标准。可用于处理含镉废水的吸附剂有：活性碳、壳聚糖、矿渣、硅藻土、沸石、海 泡石、麦饭石、膨润土和硅基磷块盐等。张延安等用脱乙酰基壳聚糖为絮凝剂，在电解质 Na2SO4的作用下絮凝除镉。考察了酸度、离子浓度、壳聚糖用量对去除率的影响。当水样 含镉质量浓度不大于40mg/L，pH=8～9和壳聚糖的含量为1%时，镉的去除率达到99.95%以 上。吸附法处理含镉废水适用范围广，不会造成二次污染，但吸附剂往往对镉离子的吸附 选择性不高。
(3)膜分离法：膜分离技术是一项新兴的流体处理工艺，具有高效、节能、无二次污染 等优点，被誉为20世纪最具有发展前途的十大高新技术之一。处理含镉等重金属废水的膜 技术有反渗透法，液膜法，微滤等。膜分离法具有污染物去除率高，能回收废水中的镉盐， 工艺简单等优点，但其投资较高，膜孔易堵塞，这些都限制了膜分离法的大规模应用。
3、微生物法
利用生物法处理重金属废水的研究是20世纪70年代才开始的，到了80年代此法开 始应用于实际废水的处理。目前国内外已有人研究用藻类，细菌，真菌等生物吸附剂来处理 含镉废水，均取得了较好的实验效果。生物吸附剂吸附重金属离子的吸附机理包括络合、 螯合、离子交换、转化、吸收和无机微沉淀等。生物吸附法用合理的生物体作为吸附材料 能够有效地去除废水中重金属。生物吸附技术主要的优点在于能有效地将废水中的重金属 离子降到非常低的浓度，尤其适合处理较低浓度的重金属废水。微生物能去除重金属离子， 主要是因为微生物可以把重金属离子吸附到表面，然后通过细胞膜将其运输到体内积累， 从而达到去除重金属的效果。但是该方法繁琐、成本高。
发明内容
本发明的目的是针对目前重金属去除领域在技术、运行成本、二次污染等方面存在的 缺陷提供一种高效捕镉剂及其制备方法。
本发明的目的是通过以下方式实现的：
一种工业废水处理用高效捕镉剂由以下重量比组分制成：
硫酸亚铁10～25%、碳酸钠10～20%、聚合硫酸铁20～35%、水25～40%。
该高效捕镉剂优选由以下重量比组分制成：
硫酸亚铁10～20%、碳酸钠10～20%、聚合硫酸铁20～30%、水30～40%。
该高效捕镉剂最优选由以下重量比组分制成：
硫酸亚铁15～20%、碳酸钠10～15%、聚合硫酸铁25～30%、水35～40%。
以各组分之和为100%计。
上述工业废水处理用高效捕镉剂的制备方法包括以下步骤：
将硫酸亚铁充分溶解于水中(温度较低时可用热水溶解)，然后再分别加入碳酸钠和 聚合硫酸铁，混匀后，过滤，除去滤渣，便得到高效捕镉剂。
与现有技术比较本发明的有益效果：本发明高效重金属捕捉剂(简称HD-Cd)是专门 针对含镉废水开发的高效、低耗、无毒的环保型重金属去除剂，投加量容易控制，药剂对 人体无害，对水质没有安全隐患。与市场上现存的大多重金属去除剂不同，HD-Cd首先利 用碳酸根能与镉形成碳酸镉沉淀，同时，由于碳酸钠溶液呈碱性，水解产生OH-，与镉形成 氢氧化镉沉淀，然后利用硫酸亚铁的还原性和聚合硫酸铁对镉的絮凝共沉作用充分保证了 重金属镉的去除率，使废水中的不同形态的镉去除能够更彻底，通过过滤直接能够达到排 放标准，同时具有非常明显的降解COD和脱色功能，COD同步去除率达到60～95%，并且 占地面积小，处理成本低，处理工艺简单，可操作性强，易于推广使用。
本发明高效捕镉剂极易溶于水，能与水以任何比例混合。一般加药前先将原水PH调 至9.0～10.0除镉效果最佳，然后根据废水浓度及药剂投加量将捕镉剂配制成相应浓度的水 溶液后加入到含镉的废水中，充分搅拌，最后把废水的PH调回到7.0～8.0，静置，出现分 层，除去下层的泥渣。按照这种方法处理的含镉废水，基本总镉离子浓度都低于0.1PPM， 超过国家一级镉离子浓度的达标要求，COD同步去除率达到60～90%。
所加药剂的量，根据废水中含有重金属镉离子的浓度来确定，金属镉离子浓度高，所 需要加的药剂量大，反之也成立，通常每升废水的投加量是多少25～150mg。一般处理一吨 废水的成本约1～5元/吨。
除此之外，通过直观现象观察，该产品在杀菌除臭、泡沫及浮泥、污泥脱水方面均有 明显辅助性效果。
本产品对重金属镉污染的去除主要采用化学法，对于高低浓度的含镉废水都能够有效 去除，使废水中的重金属镉能够达到达标排放。具体过程可以为：废水进入废水处理系统 后，加入重金属镉捕捉剂进行化学除镉(控制加药前的PH为9.0～10.0)，把废水中能沉淀 的大量镉去除，还可通过过滤去除水体中未能沉淀完全的重金属镉，保证废水中的镉能够 达到排放标准，或进一步加入消毒剂杀死水体中的细菌和病菌等，保证水质的达标排放。