一种协同去除及选择性回收废水中重金属阳离子和非金属阴离子的方法技术

本发明专利技术公开了一种协同去除及选择性回收废水中重金属阳离子和非金属阴离子的方法，属于污水净化领域。本发明专利技术的步骤包括：1)协同吸附：将废水pH值调节为3～10之间，然后泵入装填壳聚糖基复合吸附剂的吸附床；2)重金属阳离子回收：采用稀酸溶液对步骤1)完成后的吸附剂进行第一阶段再生；3)非金属阴离子回收：采用稀碱溶液对步骤2)再生后的吸附剂进行第二阶段再生，完全再生后的吸附剂用清水洗至中性，可重复使用。本发明专利技术能够协同去除且选择性回收高纯度重金属阳离子和非金属毒害阴离子，具有污染减排和资源回收的双重效益，本发明专利技术不仅适用于涉重行业废水，而且还适用于工业园区综合废水生化尾水以及受污地表水、地下水等，适用范围广泛。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于污水净化领域，更具体地说，涉及一种协同去除及选择性回收废水中重金属阳离子和非金属阴离子的方法。
技术介绍
随着工业化进程的加速，地表水和地下水普遍受到多种有毒有害物质的污染，包括重金属阳离子和非金属毒害阴离子等。重金属阳离子主要包括Cu、Zn、Cd、Ni、Hg等，不可生物降解和代谢，且具有“三致”效应，而非金属毒害阴离子主要包括NO3-、PO43-、P2O74-等，国内外相关水环境质量标准都对上述污染物提出了严格的限值。我国水体普遍存在复合污染，多种污染物共存大大增加了处理难度。目前含重金属阳离子和非金属毒害阴离子复合污染物废水的常规处理方法主要包括混凝沉淀法、膜分离法、吸附法、离子交换法及其集成工艺。混凝沉淀法需要投加大量试剂，易产生二次污染；膜分离法成本高、能耗高，易发生膜污染；离子交换树脂法的抗污染性能差、处理成本高。而吸附法不仅能有效降低污染物浓度，还可以实现污染物的资源化回收利用，吸附剂再生后仍可重复使用，稳定性好，近年来倍受关注。国内外文献调研显示，目前对含重金属阳离子和非金属毒害阴离子复合污染物的废水回收处理主要集中于重金属的回收，关于重金属阳离子和非金属毒害阴离子的同时去除和选择回收鲜有报道。中国专利申请号为201310376302.4，申请公开日为2013年12月18日的专利申请文件公开了一种高效快速回收化学镀镍废液中镍和磷的方法，向化学镀镍废液中加入无机铝盐和氧化石墨烯为辅助原料，通过氧化剂氧化破乳，并使偏磷酸根氧化成磷酸根，通过超声波辅助共沉淀法，制备得到GO/NiAl-LDHs复合材料，并用以回收化学镀镍废液中的镍和磷，但该专利中材料制备过程复杂、成本高，且无法实现吸附镍离子和磷酸根离子后吸附剂的再生利用；中国专利CN201210577795.3，申请公开日为2013年4月17日的专利申请文件公开了一种同时去除污水中重金属阳离子和含氧酸根阴离子的方法，该方法包括：将水铁矿投入到同时含有重金属阳离子和含氧酸根阴离子的污水中，吸附平衡2～4h使废水中的重金属阳离子和含氧酸根阴离子被充分吸收，但是该方法对低浓度污染物的选择性差、吸附量低，且材料无法再生利用；中国专利CN201410608941.3公开了一种膜分离法、吸附法、混凝法和重金属捕集的集成方法回收镍和磷，但该方法流程长、成本高，易产生二次污染。多功能基吸附材料表面官能团对重金属阳离子和非金属毒害阴离子具有协同去除的特性，吸附量大，可再生利用，可实现复合污染物的分质回收，突破了复合污染物资源化控制的难点。将多胺材料和无机的水合氧化铁与壳聚糖采用包埋工艺掺杂于一体(中国专利申请号为2015106706662)，多胺功能基可通过配位作用吸附重金属离子，水合氧化铁丰富的表面羟基可通过配体交换去除阴离子，因而该材料能协同去除涉重行业废水、工业园区综合废水生化尾水以及受污地表水、地下水中广泛共存的重金属阳离子和非金属毒害阴离子，而且可实现其中重金属阳离子和非金属毒害阴离子的分步资源化，因此具有良好的应用前景和突出的综合效益。
技术实现思路
1.要解决的问题针对现有技术对含重金属阳离子和非金属毒害阴离子复合污染物的废水存在耐负荷能力差、处理效果差、二次污染重等缺陷，本专利技术提供一种利用壳聚糖基复合吸附剂协同去除和选择回收重金属阳离子和非金属毒害阴离子的方法。该方法是利用壳聚糖基复合吸附剂同时去除水中重金属阳离子和非金属毒害阴离子，满足水质净化要求，然后对吸附饱和后的吸附剂采用常规酸碱溶液进行再生，实现重金属阳离子和非金属毒害阴离子的分步回收，同时再生后的吸附剂可重复循环使用。2.技术方案为了解决上述问题，本专利技术所采用的技术方案如下：一种协同去除及选择性回收废水中重金属阳离子和非金属阴离子的方法，其步骤为：1)协同吸附：将废水的pH值调节至3～10之间，然后将废水泵入填充有吸附剂的吸附柱中；2)重金属阳离子回收：采用稀酸溶液对步骤1)中吸附后的吸附剂进行第一阶段再生；3)非金属阴离子回收：采用稀碱溶液对步骤2)完成后的吸附剂进行第二阶段再生。优选地，所述的废水中含有重金属阳离子和非金属阴离子复合污染物；所述的重金属阳离子包括Cu2+、Zn2+、Cd2+、Ni2+、Hg+离子，所述的非金属阴离子包括硝酸根、磷酸根、焦磷酸根离子。优选地，所述的吸附剂为壳聚糖基复合吸附剂，通过掺杂有机多胺和包埋水合氧化铁制得。优选地，所述的壳聚糖基复合吸附剂制备方法为：A)将壳聚糖粉末溶解于体积浓度为1～8％的乙酸溶液中形成质量浓度为2～50g/L的壳聚糖母液，向壳聚糖母液中投加硫酸铁和聚乙烯亚胺，搅拌均匀，并用环氧氯丙烷初交联后得到混合母液，混合母液中硫酸铁的质量浓度为5～60g/L，聚乙烯亚胺的质量浓度为10～100g/L，环氧氯丙烷的体积浓度为0.5～4％；B)将所得混合母液加入凝固浴中，经沉淀凝固得到复合微球，所述凝固浴为氢氧化钠和硫酸钠的混合水溶液，其中，氢氧化钠的质量浓度为10～200g/L，硫酸钠的质量浓度为20～200g/L；C)取出复合微球，投加到氢氧化钠的水溶液中，用环氧氯丙烷进行后交联，制得交联微球，用蒸馏水洗至中性，脱水得到所述的壳聚糖基复合吸附剂，其中氢氧化钠水溶液的pH为10～14，复合微球投加量为2～40g/L；环氧氯丙烷的体积浓度为0.01～0.5％。优选地，所述步骤1)中吸附柱的温度设置为15～40℃，流速为1～30BV/h。优选地，所述步骤2)中稀酸溶液为0.001～0.01mol/L的盐酸溶液；第一阶段再生温度设置为5～40℃，流速为1～20BV/h。优选地，所述步骤2)中稀碱溶液为0.01～1.0mol/L的氢氧化钠水溶液；第二阶段再生温度设置为5～40℃，流速为1～10BV/h。优选地，所述的步骤3)中第二阶段再生结束后用水冲洗吸附柱至出水为中性，然后继续步骤1)～3)。3.有益效果相比于现有技术，本专利技术的有益效果为：(1)本专利技术采用协同吸附、重金属阳离子回收和非金属阴离子回收三个步骤处理含重金属阳离子和非金属毒害阴离子复合物的废水，可以同时显著降低废水中的重金属阳离子和非金属毒害阴离子的浓度，经处理后的出水中污染物浓度均可达到相关控制标准要求；并分步回收高纯度的重金属阳离子和非金属毒害阴离子，在第一阶段再生步骤中重金属离子的脱附率在95％以上，且脱附液中未检出非金属毒害阴离子；第二阶段再生步骤中非金属毒害阴离子的脱附率为95％以上；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种协同去除及选择性回收废水中重金属阳离子和非金属阴离子的方法，其步骤为：1)协同吸附：将废水的pH值调节至3～10之间，然后将废水泵入填充有吸附剂的吸附柱中；2)重金属阳离子回收：采用稀酸溶液对步骤1)中吸附后的吸附剂进行第一阶段再生；3)非金属阴离子回收：采用稀碱溶液对步骤2)完成后的吸附剂进行第二阶段再生。

【技术特征摘要】
1.一种协同去除及选择性回收废水中重金属阳离子和非金属阴离子的方法，其步骤为：
1)协同吸附：将废水的pH值调节至3～10之间，然后将废水泵入填充有吸附剂的吸附
柱中；
2)重金属阳离子回收：采用稀酸溶液对步骤1)中吸附后的吸附剂进行第一阶段再生；
3)非金属阴离子回收：采用稀碱溶液对步骤2)完成后的吸附剂进行第二阶段再生。
2.根据权利要求1所述的一种协同去除及选择性回收废水中重金属阳离子和非金属阴离
子的方法，其特征在于：所述的废水中含有重金属阳离子和非金属阴离子复合污染物；所述
的重金属阳离子包括Cu2+、Zn2+、Cd2+、Ni2+、Hg+离子，所述的非金属阴离子包括硝酸根、
磷酸根、焦磷酸根离子。
3.根据权利要求1所述的一种协同去除及选择性回收废水中重金属阳离子和非金属阴离
子的方法，其特征在于：所述的吸附剂为壳聚糖基复合吸附剂，通过掺杂有机多胺和包埋水
合氧化铁制得。
4.根据权利要求3所述的一种协同去除及选择性回收废水中重金属阳离子和非金属阴离
子的方法，其特征在于：所述的壳聚糖基复合吸附剂制备方法为：
A)将壳聚糖粉末溶解于体积浓度为1～8％的乙酸溶液中形成质量浓度为2～50g/L的壳聚
糖母液，向壳聚糖母液中投加硫酸铁和聚乙烯亚胺，搅拌均匀，并用环氧氯丙烷初交联后得
到混合母液，混合母液中硫酸铁的质量浓度为5～60g/L，聚乙烯亚胺的质量浓度为10～100g/L，
环氧氯丙烷的体积浓度为0.5～4％；
B)将所得混合母液加...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘福强，张艳红，朱长青，朱增银，韦蒙蒙，陈达，罗堃，张小朋，李爱民，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32