申请日2007.02.01
公开(公告)日2007.08.29
IPC分类号C02F1/44; C02F1/00; C02F103/16; C02F101/20; C25C1/12
摘要
本发明公开了一种膜分离-电解集成处理含重金属铜废水的方法，属于重金属废水处理技术。该方法过程包括：废水首先进行重力沉降、微米过滤，然后滤液进入膜分离器，膜为纳滤膜或反渗透膜，滤液中大部分重金属铜离子和其它盐类物质被截留，膜分离后的透过液再用于生产工艺。浓缩液调节pH值后进入电解反应器，电解反应器阴阳两极用隔膜隔开，两电极板通直流电，重金属铜离子在阴极被还原，生成金属铜沉积在阴极板上，回收使用，电解后残液回用于生产工艺。本发明的优点在于可处理含不同铜浓度的废水，不但能回收含重金属铜废水中的金属铜，而且实现水资源的再利用，设备简单、操作方便，回收率和综合利用率高，经济效益好。
权利要求书
1.一种膜分离-电解集成处理含重金属铜废水的方法其特征在于包括以下过 程：
1)重金属铜废水的预处理：将铜浓度为10mg/L～1000mg/L的废水加入沉降 罐，在20～25℃下，重力沉降12～24小时，取上清液，用孔径5～15μm的微米 过滤器去除上清液中悬浮的细微粉尘颗粒和铜碎屑得滤液;
2)步骤1)得到的滤液进行膜分离：用泵将滤液打入膜分离器，膜分离器 中的膜为聚乙烯醇和聚哌嗪酰胺混合型复合纳滤膜或聚酰胺类复合反渗透膜， 膜截留分子量150～300道尔顿，膜通量15～35L/m2·h，滤液流量1～3L/min， 在20～35℃及0.6～1.0MPa压力下，膜分离15～24小时后，滤液中重金属铜离子 截留率达90%以上，膜分离后透过液再用于生产工艺;
3)分离后的浓缩液电解反应：步骤2)得到的膜分离后的浓缩液，用1M H2SO4或1M NaOH溶液调节其pH值为2～3，然后将浓缩液用泵打入电解反应 器，电解反应器中的阴极材料为不锈钢板，阳极材料为氧化铱涂层的钛板，隔 膜为多孔渗水膜，膜材料为聚砜，孔径为0.20～0.45μm，在浓缩液循环流量 1.5～2.5L/h，阴极电流密度50～100A/m2，温度为20～35℃条件下进行电解操 作，电解1～3小时后，在电解反应器阴极板上富集金属铜，电解后残液再用于 生产工艺。
说明书
膜分离-电解集成处理含重金属铜废水的方法
技术领域
本发明涉及一种膜分离-电解集成处理含重金属铜废水的方法，属于含重金 属废水处理技术。
背景技术
含重金属铜废水主要来自冶炼、电镀、化工、染料、墨水制造、造纸、制革、 制药、纺织、肥料、炼油等企业排出的废水，尤其是电镀行业，含重金属铜废水 排放量大。电镀铜废水一般呈酸性或碱性，含有难以生物降解的重金属铜离子和 有机添加剂，对环境和生物危害严重。传统处理含重金属铜废水的方法主要有混 凝法、吸附法、化学沉淀法、电解法、离子交换法和膜分离法等。
混凝法是在含铜废水中加入絮凝剂，使铜离子与絮凝剂形成絮状颗粒物沉淀 下来。常用的絮凝剂是铝盐和铁盐，该类无机絮凝剂由于加入大量铝盐，如对沉 积物处理不当，会造成铝向环境大量排放，有可能使土壤、水体铝含量增高，造 成二次污染。
吸附法实质上是吸附剂活性表面对铜离子吸附，最常用的吸附剂是活性炭。 活性炭吸附容量大，但价格较贵，使用寿命短，需再生，且操作费用高。
化学沉淀法是在含铜废水中投加化学沉淀剂，发生化学反应，使铜离子生成 难溶的沉淀物质。化学沉淀法设备简单，操作方便，但费用高，污泥量大，若污 泥不作适当后处理，会造成二次污染。
电解处理法是应用电解的基本原理，使废水中铜离子被还原成金属铜，在阴 极富集，然后回收金属铜。电解法不需投加处理试剂，工艺流程简单。但电解法 处理量小，对处理含低浓度重金属离子的废水耗电量大。
离子交换法是铜离子与离子交换树脂发生离子交换，去除废水中的铜。离子 交换法是一种较好的含重金属废水治理方法。处理容量大，出水水质好，可回收 水和重金属资源，对环境无二次污染。但树脂易受污染或氧化失效，再生频繁， 操作费用高。
膜分离法利用对铜离子有高截留作用的特殊半透膜截留废水中的铜离子，从 而达到分离目的。膜分离法分离效率高，能耗低，设备简单，投资少，不会造成 二次污染，但存在的问题是膜分离法产生的浓缩液无法处置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种膜分离-电解集成处理含重金属铜废水的方法， 利用该方法不但可以回收含重金属铜废水中的金属铜，而且实现水资源的再利 用。
本发明是通过以下技术方案加以实现的，一种膜分离-电解集成处理含重金 属铜废水的方法，其特征在于包括以下过程：
1.含重金属铜废水的预处理：将铜浓度为10mg/L～1000mg/L的废水加入沉降 罐，在20～25℃下，重力沉降12～24小时，取上清液，用孔径5～15μm的微米过 滤器去除上清液中悬浮的细微粉尘颗粒和铜碎屑得滤液;
2.对步骤1得到的滤液进行膜分离：用泵将滤液打入膜分离器，膜分离器 中的膜为聚乙烯醇和聚哌嗪酰胺混合型复合纳滤膜或聚酰胺类复合反渗透膜，膜 截留分子量150～300道尔顿，膜通量15～35L/m2·h，滤液流量1～3L/min，在 20～35℃及0.6～1.0MPa压力下，膜分离15～24小时后，滤液中重金属铜离子截 留率达90%以上，膜分离后透过液再用于生产工艺;
3.膜分离后的浓缩液电解反应：步骤2得到的膜分离后的浓缩液，用1M H2SO4或1M NaOH溶液调节其pH值为2～3，然后将该浓缩液用泵打入电解反 应器，电解反应器中的阴极材料为不锈钢板，阳极材料为氧化铱涂层的钛板，隔 膜为多孔渗水膜，膜材料为聚砜，孔径为0.20～0.45μm，在浓缩液循环流量1.5～2.5 L/h、阴极电流密度50～100A/m2，温度为20～35℃条件下进行电解操作，电解1～3 小时后，在电解反应器阴极板上富集金属铜，电解残液再用于生产工艺。
本发明将膜分离与电解技术相结合，工艺设备简单，操作条件温和，处理过 程中不需引入其它化学药剂，无淤泥产生，避免了二次污染，金属铜总回收率达 80%以上，处理后的废水回用于其它生产工艺，避免了环境污染和资源浪费，经 济效益好。