申请日2018.02.05
公开(公告)日2018.07.10
IPC分类号C02F1/04; C02F101/20
摘要
本发明涉及重金属污水处理领域，公开了一种蒸发处理重金属污水专用模板及制备方法和应用。包括如下制备过程：(1)将混凝土浇筑成型为板状并涂敷金属薄膜，制得模板下层;(2)加工制得多孔玻璃板，即为模板中层;(3)将石墨烯与钠钙硅酸盐玻璃粉混合熔融后冷却成型为网状的黑色光吸收板，即为模板上层;(4)将模板下层、中层、上层按顺序叠合在一起，即得蒸发处理重金属污水专用模板。本发明的重金属处理专用膜板热能转换效率高，性能稳定，效果持久，对工业废水中的多种金属离子均有很好的处理效果，同时制备和应用工艺简单，操作方便，原料易得，可重复利用，生产成本和使用成本低，应用前景广阔。
权利要求书
1.一种蒸发处理重金属污水专用模板，其特征在于，所述专用模板由上层、中层、下层组成;
所述上层为网状的黑色光吸收板，厚度为0.5~2mm;
所述中层为多孔玻璃板，厚度为2~4mm;
所述下层为混凝土/金属薄膜复合板，厚度为2~3cm。
2.权利要求1所述一种蒸发处理重金属污水专用模板的制备方法，其特征在于，制备的具体过程为：
(1)将混凝土浇筑成型为板状，在混凝土板的表面涂敷一层具有近红外线反射功能的金属薄膜，制得模板下层;
(2)在玻璃板上加工出等距、等孔径的孔洞，制得多孔玻璃板，即为模板中层;
(3)将石墨烯与钠钙硅酸盐玻璃粉混合，加热至熔融分散，再冷却成型为网状的黑色光吸收板，即为模板上层;
(4)将模板下层、中层、上层按顺序叠合在一起，制得蒸发处理重金属污水专用模板。
3.根据权利要求2所述一种蒸发处理重金属污水专用模板的制备方法，其特征在于：步骤(1)所述混凝土为预拌混凝土、泵送混凝土、喷射混凝土、挤压混凝土、碾压混凝土中的一种。
4.根据权利要求2所述一种蒸发处理重金属污水专用模板的制备方法，其特征在于：步骤(1)所述金属薄膜为添加金属金、银、钛、镍、铟中的至少一种的薄膜。
5.根据权利要求2所述一种蒸发处理重金属污水专用模板的制备方法，其特征在于：步骤(2)所述玻璃为引上法平板玻璃、平拉法平板玻璃、浮法玻璃中的一种。
6.根据权利要求2所述一种蒸发处理重金属污水专用模板的制备方法，其特征在于：步骤(2)所述孔洞的孔径为0.5~1.2mm，中心点间距为0.8~1.5mm。
7.根据权利要求2所述一种蒸发处理重金属污水专用模板的制备方法，其特征在于：步骤(3)所述石墨烯与钠钙硅酸盐玻璃粉混合的质量比为1:5~1:4。
8.一种权利要求1所述蒸发处理重金属污水专用模板的应用方法，其特征在于，应用的具体过程为：
(1)将高浓度重金属污染的水通过中层的多孔玻璃板;
(2)网状的黑色光吸收板强力吸收光和热，经金属薄膜的进一步反射，使在玻璃板孔中分散开的水快速受热蒸发，重金属离子则留在多孔玻璃板中，实现重金属离子与水的彻底分离;
(3)当多孔玻璃板收集的重金属离子达到一定量后，去除并酸洗后，重复利用。
9.根据权利要求8所述一种蒸发处理重金属污水专用模板的应用方法，其特征在于：所述重金属污染的水的通入速率为5~12L/s。
说明书
一种蒸发处理重金属污水专用模板及制备方法和应用
技术领域
本发明涉及重金属污水处理领域，公开了一种蒸发处理重金属污水专用模板及制备方法和应用。
背景技术
随着社会经济的发展，工业废水和生活污水越来越多，严重污染水体，破坏生态环境。废水通常包括工业废水和生活废水两种。工业废水的污染性视其来源不同而表现出不同的污染程度和有害成分，包括无机物废水、有机物废水和放射性废水，特别是含有重金属离子(如镉、铅、铬、汞、砷)。因此，重金属污水的处理已是刻不容缓。
水体重金属污染修复治理采用以下两条基本途径：一是降低重金属的生物可利用性和在水体中的迁移能力;二是将重金属从受污染水体中彻底清除。主要有以下三类：物理法，包括膜分离法、吸附法、溶剂萃取法、离子交换法、发浓缩法等;化学法，包括化学沉淀法、电化学法;生物法，包括生物修复法、生物絮凝法、生物吸附法。
在现有水中重金属处理的方法中，用化学沉淀法和物理吸附法。其中沉淀法需要药剂多，而且难以对多种重金属离子产生沉淀作用，去除不彻底;吸附法是利用多孔性固态物质吸附水中污染物的一种方法，由于重金属离子特性各异，对吸附剂要求不同，吸附效果有限;其他方法也存在技术、经济效益和环境保护等问题，为了满足日益严格的环保要求，对于研发新技术势在必行。
中国发明专利申请号201610005136.0公开了一种重金属污水复合吸附剂及其制备方法，由以下原料以重量份为单位组成：沸石20~30;间苯二酚20~24;三苯基膦0.5~0.9;糠醛8~12;腐殖酸1.0~2.0;三乙烯二胺0.8~1.2;甲基纤维素3.0~5.0;十二烷基磺酸钠2.0~4.0;石墨烯纳米层/MnO2复合物3.0~6.0;壳聚糖~石墨烯复合材料5.0~10.0。此发明的有益效果在于：(1)本发明的用于污水处理的气凝胶材料孔径大，结构稳固，易于对污水中的重金属离子的吸附(2)本发明的用于污水处理的气凝胶材料对污水中重金属离子吸附效率好，吸附量大;(3)本发明用于污水处理的气凝胶材料的生产工艺简单，成本低廉，安全环保，具有较高的市场应用前景。
中国发明专利申请号201610132690.5公开了一种重金属离子的污水处理装置，包括污水反应箱、污水蒸发箱和污水冷却箱;污水反应箱和污水蒸发箱之间串联有第一连接管;污水反应箱和污水冷却箱之间串联有第二连接管;污水反应箱上端与蓄料罐相连接;污水反应箱下端成型有料斗;第一连接管一端固定污水反应箱下部侧壁、另一端穿插在污水蒸发箱上端面上并与污水蓬头相连;第二连接管一端固定在污水蒸发箱上端面、另一端固定在污水冷却箱上端面;此发明结构简单，通过多道工序回收重金属，提高污水处理的效率。
根据上述，现有方案中化学沉淀法药剂用量大，沉淀作用有限，去除不彻底;物理吸附法对吸附剂种类要求严格，容易造成水体二次污染，对于有色金属及有毒金属元素，对吸附剂要求高而且用量大;生物法效果缓慢且效果不佳。
发明内容
目前应用较广的化学沉淀法药剂用量大，沉淀作用有限，去除不彻底;物理吸附法对吸附剂种类要求严格，容易造成水体二次污染，对吸附剂要求高而且用量大;生物法效果缓慢且效果不佳;特别是高浓度有色金属及重金属，难以依靠沉淀和吸附彻底去除，本发明提出了一种蒸发处理重金属污水专用模板及制备方法，可有效解决上述技术问题。
为解决上述问题，本发明采用以下技术方案：
一种蒸发处理重金属污水专用模板，所述专用模板由上层、中层、下层组成;所述上层为网状的黑色光吸收板，厚度为0.5~2mm;
所述中层为多孔玻璃板，厚度为2~4mm;
所述下层为混凝土/金属薄膜复合板，厚度为2~3cm。
一种蒸发处理重金属污水专用模板的制备方法，制备的具体过程为：
(1)将混凝土浇筑成型为板状，在混凝土板的表面涂敷一层具有近红外线反射功能的金属薄膜，制得模板下层;
(2)在玻璃板上加工出等距、等孔径的孔洞，制得多孔玻璃板，即为模板中层;
(3)将石墨烯与钠钙硅酸盐玻璃粉混合，加热至熔融分散，再冷却成型为网状的黑色光吸收板，即为模板上层;
(4)将模板下层、中层、上层按顺序叠合在一起，制得蒸发处理重金属污水专用模板。
优选的，步骤(1)所述混凝土为预拌混凝土、泵送混凝土、喷射混凝土、挤压混凝土、碾压混凝土中的一种。
优选的，步骤(1)所述金属薄膜为添加金属金、银、钛、镍、铟中的至少一种的薄膜。
优选的，步骤(2)所述玻璃为引上法平板玻璃、平拉法平板玻璃、浮法玻璃中的一种。
优选的，步骤(2)所述孔洞的孔径为0.5~1.2mm，中心点间距为0.8~1.5mm。
优选的，步骤(3)所述石墨烯与钠钙硅酸盐玻璃粉混合的质量比为1:5~1:4。
一种蒸发处理重金属污水专用模板的应用方法，应用的具体过程为：
(1)将高浓度重金属污染的水通过中层的多孔玻璃板;
(2)网状的黑色光吸收板强力吸收光和热，经金属薄膜的进一步反射，使在玻璃板孔中分散开的水快速受热蒸发，重金属离子则留在多孔玻璃板中，实现重金属离子与水的彻底分离;
(3)当多孔玻璃板收集的重金属离子达到一定量后，去除并酸洗后，重复利用。
优选的，所述高浓度重金属污染的水的通入速率为5~12L/s。
由上述方法制备得到的一种蒸发处理重金属污水专用模板，使用时将高浓度重金属污染的水通过中层的多孔玻璃板，网状的黑色光吸收板强力吸收光和热，经近红外反射功能的薄膜的进一步反射，使在玻璃孔中分散开的水快速受热蒸发，重金属则留在多孔玻璃板中。实现重金属离子与水的彻底分离。当多孔玻璃板收集的重金属离子达到一定量后，去除，进行酸洗后重复利用。该板材特别适用于处理工业生产中所产生的含多种重金属离子的废水。重金属污水处理板使太阳能有效转化为热能，转换效率高，通过蒸发实现持续的重金属污水处理;有效利用了太阳能处理污水，克服了利用化学沉淀、吸附处理重金属污水成本高、处理不彻底的缺陷。