电镀重金属离子及水的回用工艺制造技术

一种电镀重金属离子及水的回用工艺，包括离子交换柱分离重金属离子与水工艺以及重金属离子溶液的循环梯度预浓缩以及蒸发器蒸发浓缩工艺。本发明专利技术不仅水的回用率高，而且大幅降低了重金属离子回收液的蒸发浓缩量，降低了能耗，回收的固体或浓缩液可方便地、直接用于电镀生产线。电镀生产线。电镀生产线。

【技术实现步骤摘要】
电镀重金属离子及水的回用工艺


[0001]本专利技术涉及的是一种电镀重金属和水回收领域的技术，具体是一种电镀重金属离子及水的回用工艺。

技术介绍

[0002]电镀行业是环境污染污染严重的行业之一，尤其是重金属废水的污染。现有的电镀重金属废水主要在电镀线的末端采用加入碱或石灰絮凝沉淀的方法处置。处置后，产生大量的危废污泥和高盐废水，处理成本高、难度大、环境危害大、达标困难。
[0003]尽管现有技术发展了多种电镀废水资源化利用技术，但是由于这些技术的目的仅仅是为了回收电镀线末端的重金属离子，而不是为了将重金属离子直接回用电镀生产线，因而其回收的重金属离子一般需要进一步分离、纯化以制成无机盐、金属等材料，而这一过程又会涉及新的能耗和化学物质的消耗，且会产生新的环境污染问题。如现有技术通过电化学沉积的方法回收电镀重金属离子，但废水中重金属离子浓度较低，电沉积金属能耗高、副反应严重、重金属离子回收率低，处理后的废水难以达标排放。再如水的利用，现有技术是在电镀线的末端，通过絮凝沉淀后，再将上清液经过微滤、超滤、反渗透等处理，进行回收利用，而不是对电镀工艺线上的出水进行分离回用；由于末端废水经絮凝处理等之后，水中含有颗粒物并含有较高的盐浓度，容易引起膜污染，造成后续膜分离水回收效率低和膜寿命下降。电镀废水的最佳利用方式是在电镀生产线上实现重金属离子和水的原位分离在线回用，它可以以最低的能源消耗和最低的物质消耗，从根本上消除电镀废水污染，并实现其资源化利用。现有技术难以实现电镀重金属离子及水的原位分离在线回用，主要受限于在线分离后，电镀工艺回用重金属离子对于纯度、浓度以及后续水处理等的要求；如现有技术通过在电镀废水中直接加入碱与重金属离子反应生成氢氧化物沉淀，再通过微滤膜过滤分离氢氧化物，然后再与酸反应生成纯的重金属盐，实现重金属离子的回槽使用；但是这种先沉淀(或絮凝)重金属再分离水的技术，产生的大量含盐废水和微量的颗粒物，会引起后续水分离过程的膜污染，显著降低盐水的分离效率；现有技术通过离子交换技术或膜分离技术分离重金属离子并回收水，但是分离后出水的重金属离子浓度较低，仅为电镀工艺线电镀槽液所需浓度的1/10～1/15；低浓度的重金属离子溶液在电镀线上回槽，会极大改变镀槽体系溶液的浓度分布，破坏电镀生产的稳定性，如果将其浓缩为电镀槽液所需的浓度，将需要消耗大量的能量，导致生产成本巨幅提升。

技术实现思路

[0004]本专利技术针对现有技术存在的上述不足，提出一种电镀重金属离子及水的回用工艺，具有在电镀线上原位分离在线回用电镀重金属离子及水的特点，且水的回用率高，能大幅降低重金属离子回收液回槽使用的蒸发浓缩量，降低能耗，回收的固体或浓缩液可方便地、直接用于电镀生产线。
[0005]本专利技术是通过以下技术方案实现的：
[0006]本专利技术涉及一种电镀重金属离子及水的回用工艺，包括：
[0007]步骤1)收集电镀重金属离子废水，过滤后通过离子交换柱进行吸附交换并得到可回收纯水；
[0008]步骤2)被重金属离子吸附饱和后的离子交换柱，由交换柱下端用洗脱剂逆流洗脱重金属离子，由交换柱上端收集重金属离子流出液，该流出液的前18～22％为高浓度重金属离子溶液，其余为低浓度重金属离子溶液；
[0009]步骤3)重复步骤2且在重金属离子洗脱过程中，由低浓度重金属离子溶液制备的洗脱剂，对重金属离子吸附柱进行洗脱，并收集重金属离子流出液，流出液的前18～22％与高浓度重金属离子溶液合并，其余与低浓度重金属离子溶液合并，实现循环梯度预浓缩；
[0010]步骤4)将收集得到的高浓度重金属离子溶液通过蒸发器蒸发浓缩，得到可回收的结晶体或浓缩液，回用电镀生产线。
[0011]所述的重金属离子，包括但不限于Cu
2+
、Ni
2+
、Zn
2+
、CrO
42
‑
、Cr2O
72
‑
等。
[0012]所述的洗脱，速率为2～3倍柱体积/h。
[0013]所述的高浓度重金属离子溶液，在重金属离子以阴离子形态存在时，需进一步经阳离子交换树脂去除阳离子，再通过蒸发器蒸发浓缩，得到可回收的浓缩液，回用电镀生产线。技术效果
[0014]与现有技术相比，本专利技术通过离子交换循环梯度预浓缩，将重金属离子分离提纯至几近饱浓度，然后与蒸发浓缩相结合，获得高纯重金属盐或高纯浓缩液，并将废水转化为纯水，实现电镀废水重金属离子和水在电镀生产线上的原位分离在线回用，由此可以大幅节省蒸发浓缩所需的能耗和时间。此外本专利技术的回用工艺未离开电镀线，交叉污染少、干扰少、有利于保持电镀工艺的稳定运行。
附图说明
[0015]图1为本专利技术的制备工艺示意图。
具体实施方式
实施例1
[0016]本专利技术涉及一种电镀重金属离子及水的回用工艺，包括：离子交换柱分离重金属离子与水工艺以及重金属离子溶液的循环梯度预浓缩以及蒸发器蒸发浓缩工艺，具体为：收集电镀生产线含铜漂洗废水，Cu
2+
浓度102mg/L，过滤后，进入离子交换树脂系统进行交换吸附，离子交换系统出水为纯水，其电导率≤4μs/cm，回收至纯水回收槽；Cu
2+
在离子交换树脂系统的110型阳离子交换树脂吸附饱和后，用10％H2SO4为洗脱剂洗脱液由交换柱下端逆流洗脱，洗脱速率2倍柱体积/h，由交换柱上端收集重金属离子流出液，其中，流出液的前20％为高浓度Cu
2+
离子溶液(Cu
2+
浓度达90g/L)，直接进入电镀工艺线上的重金属溶液补充槽，流出液的后80％为含洗脱液的低浓度Cu
2+
溶液(Cu
2+
浓度达5g/L)，进入低浓度Cu
2+
溶液收集槽；在后续的离子交换吸附柱洗脱过程中，优选采用低浓度Cu
2+
溶液收集槽中的溶液制备洗脱剂(含10％H2SO4)，其流出液的前20％进入电镀工艺线上的重金属溶液补充槽(Cu
2+
浓度达
100g/L)，后80％流出液则进入低浓度Cu
2+
溶液回收槽(Cu
2+
浓度达8g/L)；重复上述洗脱与收集过程的循环梯度浓缩；回收的高浓度硫酸铜溶液进入减压蒸发器，110℃蒸发浓缩至Cu
2+
浓度>215g/L，得CuSO4.5H2O结晶，晶体返回电镀工艺线使用。
[0017]本实施例水回收率94％，水电导率≤4μs/cm，Cu
2+
的回收率～99％，补充槽Cu
2+
浓度≥100g/L，110℃蒸发浓缩倍率～2.2倍。对照例1
[0018]本对照例包括下列步骤：收集电镀生产线含铜漂洗废水，Cu
2+
浓度102mg/L，过滤后，进入离子交换树脂系统进行交换吸附，离子交换系统出水为纯水，其电导率≤4μs/cm，回收至纯水回收槽；C本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电镀重金属离子及水的回用工艺，其特征在于，包括：步骤1)收集电镀重金属离子废水，过滤后通过离子交换柱进行吸附交换并得到可回收纯水；步骤2)被重金属离子吸附饱和后的离子交换柱，由交换柱下端用洗脱剂逆流洗脱重金属离子，由交换柱上端收集重金属离子流出液，该流出液的前18～22％为高浓度重金属离子溶液，其余为低浓度重金属离子溶液；步骤3)重复步骤2且在重金属离子洗脱过程中，由低浓度重金属离子溶液制备的洗脱剂，对重金属离子吸附柱进行洗脱，并收集重金属离子流出液，流出液的前18～22％与高浓度重金属离子溶液合并，其余与低浓度重金属离子溶液合并，实现循环梯度预浓缩；步骤4)将收集得到的高浓度重金属离子溶液通过蒸发器蒸发浓缩，得到可回收的结晶体或浓缩液，回用电镀生产线。2.根据权利要求1所述的电镀重金属离子及水的回用工艺，其特征是，所述的重金属离子，包括Cu
2+
、Ni
2+
、Zn
2+
、CrO
42
‑
、Cr2O
72
‑
。3.根据权利要求1所述的电镀重金属离子及水的回用工艺，其特征是，所述的洗脱，速率为2～3倍柱体积/h。4.根据权利要求1所述的电镀重金属离子及水的回用工艺，其特征是，所述的高浓度重金属离子溶液，在重金属离子以阴离子形态存在时，需进一步经阳离子交换树脂去除阳离子，再通过蒸发器蒸发浓缩，得到可回收的浓缩液，回用电镀生产线。5.根据权利要求1～4中任一所述的电镀重金属离子及水的回用工艺，其特征是，具体包括：收集电镀生产线含铜漂洗废水，Cu
2+
浓度102mg/L，过滤后，进入离子交换树脂系统进行交换吸附，离子交换系统出水为纯水，其电导率≤4μs/cm，回收至纯水回收槽；Cu
2+
在离子交换树脂系统的110型阳离子交换树脂吸附饱和后，用10％H2SO4为洗脱剂洗脱液由交换柱下端逆流洗脱，洗脱速率2倍柱体积/h，由交换柱上端收集重金属离子流出液，流出液的前20％为浓度达90g/L的高浓度Cu
2+
离子溶液，直接进入电镀工艺线上的重金属溶液补充槽，流出液的后80％为含洗脱液的浓度达5g/L的低浓度Cu
2+
溶液，进入低浓度Cu
2+
溶液收集槽；在后续的离子交换吸附柱洗脱过程中，采用低浓度Cu
2+
溶液收集槽中的溶液制备含10％H2SO4的洗脱剂，其流出液的前20％进入电镀工艺线上的浓度达100g/L重金属溶液补充槽，后80％流出液则进入浓度达8g/L的低浓度Cu
2+
溶液回收槽；重复上述洗脱与收集过程的循环梯度浓缩；回收的高浓度硫酸铜溶液进入减压蒸发器，110℃蒸发浓缩至Cu
2+
浓度>215g/L，得CuSO4.5H2O结晶，晶体返回电镀工艺线使用。6.根据权利要求1～4中任一所述的电镀重金属离子及水的回用工艺，其特征是，具体包括：收集电镀生产线含镍漂洗废水，Ni
2+
浓度118mg/L，过滤后，进入离子交换树脂系统进行交换吸附，离子交换系统出水为纯水，其电导率≤5μs/cm，回收至纯水回收槽；Ni
2+
在离子交换系统的116型阳离子交换树脂吸附饱和后，用10％H2SO4为洗脱剂洗脱液由交换柱下端逆流洗脱，洗脱速率3倍柱体积/h，由交换柱上端收集重金属离子流出液，流出液的前22％为浓度达85g/L的高浓度Ni
2+
离子溶液，直接进入电镀工艺线上的重金属溶液补充槽，流出液的后78％为含洗脱液的浓...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁华，周保学，袁玥文，李金花，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：