公布日：2024.12.24
申请日：2023.06.21
分类号：C02F9/00(2023.01)I;C02F1/72(2023.01)N;C02F1/32(2023.01)N;C02F1/44(2023.01)N;C02F103/16(2006.01)N
摘要
本发明公开了一种电镀镍冲洗废水光催化氧化及零排放的方法，包括如下步骤：待处理的电镀镍冲洗废水与H2O2在管道混合器Ⅰ内混合停留；所催化反应器Ⅰ装填有复合分子筛催化剂，和若干紫外灯管；光催化反应器Ⅰ的出水进入微滤过滤器Ⅰ，在微滤过滤器Ⅰ内进行催化剂和水的分离；将微滤过滤器Ⅰ的出水加热，加热后的含镍冲洗废水侧的水蒸汽穿过膜蒸馏系统的膜后进入蒸汽侧，在水蒸汽侧利用真空泵将透过膜的水蒸汽抽至冷凝器内；浓缩液与H2O2在管道混合器Ⅱ内混合，混合后进入光催化反应器Ⅱ；出水进入微滤过滤器Ⅱ，在微滤过滤器Ⅱ内进行催化剂和水的分离。本发明的方法，多种成分可以循环利用，不产生废弃物，具有经济和环保双重效果。
权利要求书
1.一种电镀镍冲洗废水光催化氧化及零排放的方法，其特征在于：包括如下步骤：(1)待处理的电镀镍冲洗废水与H2O2在管道混合器Ⅰ内混合，H2O2的投加量按照H2O2：COD为2:1～3:1；混合后进入光催化反应器Ⅰ，电镀镍冲洗废水在光催化反应器Ⅰ内的水力停留时间为1～3h；所述光催化反应器Ⅰ装填有高效复合分子筛催化剂，同时设置了若干紫外灯管；所述高效复合分子筛催化剂为负载了硝酸锰、硝酸铁和二氧化钛复合催化剂的分子筛；(2)光催化反应器Ⅰ的出水进入微滤过滤器Ⅰ，在微滤过滤器Ⅰ内进行催化剂和水的分离；微滤膜采用管式微滤膜，经微滤之后的产水进入膜蒸馏反应器进行浓缩，浓缩液中主要是催化剂，返回光催化反应器Ⅰ循环使用；(3)采用两级膜蒸馏浓缩工艺，将微滤冲洗废水过滤器Ⅰ的出水加热至50～80℃，加热后的含镍冲洗废水侧的水蒸汽穿过膜蒸馏系统的膜后进入蒸汽侧，在水蒸汽侧利用真空泵将透过膜的水蒸汽抽至冷凝器内；膜浓缩后的浓缩液循环至膜蒸馏组件的入口处继续浓缩，直至浓缩液中镍的含量达到电镀液的要求，开始排放部分浓缩液，浓缩液进入后续处理系统继续处理；(4)经膜蒸馏浓缩后，浓缩液与H2O2在管道混合器Ⅱ内混合，H2O2的投加量按照H2O2：COD为4.:1～6:1，混合后进入光催化反应器Ⅱ，浓缩液在光催化反应器Ⅱ内的水力停留时间为36～48h；所述光催化反应器Ⅱ装填有高效复合分子筛催化剂，同时设置了若干紫外灯管；在光催化反应器内继续将浓缩液中的有机物分解，进一步降低有机物的浓度；(5)光催化反应器Ⅱ的出水进入微滤过滤器Ⅱ，在微滤过滤器Ⅱ内进行催化剂和水的分离；微滤过滤器Ⅱ的产水去除有机物，浓缩镍重新作为镀液循环使用，浓缩液中主要是催化剂，返回光催化反应器Ⅱ循环使用。
2.根据权利要求1所述的电镀镍冲洗废水光催化氧化及零排放的方法，其特征在于：步骤(1)所述的紫外灯管之间的间距为5～15cm。
3.根据权利要求1所述的电镀镍冲洗废水光催化氧化及零排放的方法，其特征在于：步骤(1)所述的高效复合分子筛催化剂的制备工艺包括：a.选择Y型分子筛，分子筛的粒径50～200目，用去离子水将分子筛冲洗干净，烘干；b.烘干后的分子筛浸泡于硝酸溶液中，加入硝酸锰(Mn(NO3)2)和硝酸铁(Fe(NO3)3)，其中硝酸锰和硝酸铁的摩尔比为1:1～3:1；将溶液加热至80～85℃，恒温反应3～5h；c.反应结束后真空抽滤滤干水分，放置于干燥箱中100-110℃烘干至恒重，将硝酸锰和硝酸铁负载在分子筛表面；d.将钛酸四丁酯(CH3CH2O)4Ti)加入到聚乙二醇中，聚乙二醇和钛酸四丁酯的比例为4：1～6:1，然后加入无水乙醇，无水乙醇的加入量为钛酸四丁酯的4～6倍，充分搅拌使钛酸四丁酯充分溶解，形成无色的透明溶胶；将负载了硝酸锰和硝酸铁的分子筛与透明溶胶混合均匀，放置于水热反应釜中，将水热反应釜放置于温度在140～160℃的加热装置中，保持6～8h，然后冷却至室温；e.分别用蒸馏水和无水乙醇洗涤，直至中性，70-95℃下烘干至恒重；得到负载了硝酸锰、硝酸铁和二氧化钛复合催化剂的分子筛。
4.根据权利要求3所述的电镀镍冲洗废水光催化氧化及零排放的方法，其特征在于：步骤a所述的Y型分子筛为微孔孔径相对较大的Y型分子筛；步骤a所述烘干温度为100-110℃。
5.根据权利要求3所述的电镀镍冲洗废水光催化氧化及零排放的方法，其特征在于：步骤b所述硝酸溶液的质量浓度为10～30％。
6.根据权利要求3所述的电镀镍冲洗废水光催化氧化及零排放的方法，其特征在于：步骤e所述烘干温度为75-90℃。
7.根据权利要求1所述的电镀镍冲洗废水光催化氧化及零排放的方法，其特征在于：步骤(2)所述过滤采用错流过滤；所述微滤系统的循环量为产水量的5～20倍，微滤膜过滤精度1μm～10μm，通量200～600L/m2·h，运行压力0.3～1.0MPa。
8.根据权利要求1所述的电镀镍冲洗废水光催化氧化及零排放的方法，其特征在于：步骤(3)所述加热可以采用蒸汽加热、电加热或采用废烟气加热。
9.根据权利要求1所述的电镀镍冲洗废水光催化氧化及零排放的方法，其特征在于：步骤(4)中，光催化反应器Ⅱ的构造与光催化反应器Ⅰ相同；步骤(5)中，微滤过滤器Ⅱ与微滤过滤器Ⅰ的构造相同，运行参数相同。
10.根据权利要求1所述的电镀镍冲洗废水光催化氧化及零排放的方法，其特征在于：步骤(1)中处理前电镀镍冲洗废水的水质如下：Ni2+300～1000mg/L，Cl-80～300mg/L，SO42-250～800mg/L，B20～70mg/L，COD80～400mg/L。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题是，提供一种电镀镍冲洗废水的零排放方法。
本发明的技术方案是，一种电镀镍冲洗废水光催化氧化及零排放的方法，包括如下步骤：
(1)待处理的电镀镍冲洗废水与H2O2在管道混合器Ⅰ内混合，H2O2的投加量按照H2O2：COD为2:1～3:1；混合后进入光催化反应器Ⅰ，电镀镍冲洗废水在光催化反应器Ⅰ内的水力停留时间为1～3h；所述光催化反应器Ⅰ装填有高效复合分子筛催化剂，同时设置了若干紫外灯管；所述高效复合分子筛催化剂为负载了硝酸锰、硝酸铁和二氧化钛复合催化剂的分子筛；
(2)光催化反应器Ⅰ的出水进入微滤过滤器Ⅰ，在微滤过滤器Ⅰ内进行催化剂和水的分离；微滤膜采用管式微滤膜，经微滤之后的产水进入膜蒸馏反应器进行浓缩，浓缩液中主要是催化剂，返回光催化反应器Ⅰ循环使用；
(3)采用两级膜蒸馏浓缩工艺，将微滤冲洗废水过滤器Ⅰ的出水加热至50～80℃，加热后的含镍冲洗废水侧的水蒸汽穿过膜蒸馏系统的膜后进入蒸汽侧，在水蒸汽侧利用真空泵将透过膜的水蒸汽抽至冷凝器内；膜浓缩后的浓缩液循环至膜蒸馏组件的入口处继续浓缩，直至浓缩液中镍的含量达到电镀液的要求，开始排放部分浓缩液，浓缩液进入后续处理系统继续处理；
(4)经膜蒸馏浓缩后，浓缩液与H2O2在管道混合器Ⅱ内混合，H2O2的投加量按照H2O2：COD为4.:1～6:1，混合后进入光催化反应器Ⅱ，浓缩液在光催化反应器Ⅱ内的水力停留时间为36～48h；所述光催化反应器Ⅱ装填有高效复合分子筛催化剂，同时设置了若干紫外灯管；在光催化反应器内继续将浓缩液中的有机物分解，进一步降低有机物的浓度；
(5)光催化反应器Ⅱ的出水进入微滤过滤器Ⅱ，在微滤过滤器Ⅱ内进行催化剂和水的分离；微滤过滤器Ⅱ的产水去除有机物，浓缩镍重新作为镀液循环使用，浓缩液中主要是催化剂，返回光催化反应器Ⅱ循环使用。
步骤(1)中，在光催化反应器Ⅰ中，H2O2作为氧化剂，在催化剂和紫外灯管的共同作用下，将冲洗废水中的有机污染物氧化分解为二氧化碳和水等无害物质。H2O2分解为H2O和O2，不会增加新的物质；催化剂作为氧化反应的催化剂本身不参加反应，也不会产生变化，在反应后回收循环利用，不影响浓缩回收后电镀液的使用。
步骤(2)中，微滤冲洗废水过滤器Ⅰ可以将催化剂和水中的悬浮物去除，有利于膜蒸馏系统的稳定运行。
步骤(3)中，在水蒸汽侧利用真空泵将透过膜的水蒸汽抽至冷凝器内，这样保证膜两侧的蒸汽压差，水蒸汽在冷凝器内冷凝为冷凝水，冷凝水返回生产工艺利用；为保证产水水质，可以采用多级串联浓缩，后面几级的产水作为第一级的进水。膜蒸馏系统的膜为疏水性膜，只允许水蒸汽通过。
（发明人：侯红娟;李秀军;尹婷婷;武晟;叶倩;张文麒;王俊怡）