一种静电吸附联合超滤的以废治废处理方法技术

本发明专利技术公开了一种静电吸附联合超滤的以废治废处理方法，涉及废水处理领域。本发明专利技术通过调节含氟废水中氟化钙颗粒与含硅废水中二氧化硅纳米颗粒摩尔比实现废水中悬浮颗粒粒径调控，Zeta电位判断颗粒吸附状态，快速有效降低混合废水浊度，并在超滤最小膜污染条件下实现残余悬浮颗粒物高效去除。由于含氟废水中氟化钙颗粒为荷正电，含硅废水中二氧化硅纳米颗粒为荷负电，利用两种悬浮颗粒荷电性相反原理实现颗粒物吸附聚集，达到胶体颗粒快速沉降的目的。同时，大幅减小了药剂的投加量，有效减少超滤膜污染，增加膜系统运行稳定性，节约成本。本。本。

【技术实现步骤摘要】
一种静电吸附联合超滤的以废治废处理方法


[0001]本专利技术涉及废水处理领域，尤其涉及一种静电吸附联合超滤的以废治废处理方法。

技术介绍

[0002]因此，废水处理对于推动水资源保护和解决水资源短缺问题具有重要意义。然而，半导体、印刷线路板、金属冶炼、电镀、化工及农药等行业的快速发展产生了大量含氟废水和含硅废水。如半导体制造过程中涉及的光刻及刻蚀过程需要使用氢氟酸，产生了大量浓度范围在250mg/L到1500mg/L之间的含氟废水，而目前工业上氟化物排放标准限制在10mg/L。半导体及印刷线路板等行业中化学机械抛光工艺往往用到纳米颗粒作为研磨剂，产生的含硅废水则通常含有浓度在500
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2000mg/L的纳米颗粒。因此，从含氟废水中有效分离氟化物和从含硅废水中有效分离纳米颗粒受到研究者们广泛关注。
[0003]目前，向含氟废水中加入钙盐进行化学沉淀是应用最广泛且经济的除氟方法，但该反应往往产生大量极难沉降的氟化钙悬浮颗粒。同样，高浊度含硅废水中的纳米颗粒悬浮在溶液中，使得溶液呈现乳白色。膜分离技术是21世纪以来发展起来的一项新型分离技术，主要利用膜的选择性分离实现料液中不同组分的分离、纯化、浓缩。超滤由于其可在低操作压力下即可分离粒径在0.002至0.1μm之间的颗粒，在废水处理方面显示出巨大应用潜力。然而，若直接将含氟废水和含硅废水通入超滤装置进行固液分离，则会引起严重无机膜污染。因此，工业上往往通过使用聚合氯化铝、聚合硫酸铁、聚丙烯酸和聚丙烯酰胺等混凝剂及絮凝剂用于氟化钙或纳米颗粒预沉降，以减轻后期超滤膜污染，提高超滤膜运行稳定性。中国专利(申请号201110082746.8)公布了一种混凝、沉淀、超滤、反渗透用于含氟废水处理，实现了95％含氟废水回收。中国专利(申请号202011612504.0)公布了一种由斜管沉淀(投加聚合氯化铝和聚丙烯酰胺)、超滤和纳滤等工艺用于处理含硅废水的回用水工艺，实现了纳米二氧化硅颗粒去除率达95％以上。以上方法对于含氟废水和含硅废水中特征污染物去除均有效果。然而，这些方法中需要用到大量混凝剂和絮凝剂，往往需要设置调节池。并且，混凝絮凝过程中产生的絮体对膜系统造成不可避免的污染，严重影响了膜系统运行稳定性。混凝剂的添加很容易将杂质离子引入到废水中，使废水的电导率过高，增加了化学药剂成本的同时影响了出水水质。因此，可以考虑通过对含氟废水和含硅废水中特征污染物进行研究，在不需要加入任何混凝剂及絮凝剂的情况下实现两种废水同时处理，有效提高废水综合处理能力。
[0004]本领域的技术人员致力于探索采用废水中特征污染物之间相互作用实现悬浮颗粒物有效去除，开发一种简单快速的静电吸附联合超滤的以废治废处理方法。

技术实现思路

[0005]有鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术所要解决的技术问题是混凝剂及絮凝剂用量大、处理步骤复杂、废水处理量低、膜污染严重等。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了一种静电吸附联合超滤的以废治废处理方法。
[0007]步骤1：向含氟废水中加入氯化钙，调控溶液中氟钙的摩尔比，搅拌至沉淀反应完全，得到具有氟化钙颗粒的含氟废水I；
[0008]步骤2：将含硅废水加入到步骤1得到的所述含氟废水I中，调节二氧化硅与氟化钙摩尔比，缓慢搅拌并静置，得到初步沉降后的混合废水，测试混合废水的Zeta电位，得到混合废水中的颗粒物粒径；
[0009]步骤3：将初步沉降后的混合废水通入至超滤装置进行错流过滤，调节操作压力及流速；系统产水率为95％时停止实验。
[0010]在本专利技术的较佳实施方式中，所述步骤1中向含氟废水中加入氯化钙以150转/分钟的速度搅拌10分钟，并以50转/分钟的速度缓慢搅拌10分钟使沉淀反应完全。
[0011]在本专利技术的另一较佳实施方式中，步骤1中将混合废水以50转/分钟的速度缓慢搅拌10分钟，并静置40分钟。
[0012]在本专利技术的另一较佳实施方式中，步骤3中错流过滤时间60
‑
100分钟。
[0013]在本专利技术的另一较佳实施方式中，步骤3中出水氟离子浓度低于9mg/L，浊度降低至低于0.02NTU。
[0014]在本专利技术的另一较佳实施方式中，步骤1中调控溶液钙氟摩尔比为0.5
‑
0.7。
[0015]在本专利技术的另一较佳实施方式中，步骤2中调节二氧化硅与氟化钙摩尔比为2
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8。
[0016]在本专利技术的另一较佳实施方式中，步骤2中颗粒物的平均粒径为1100
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1850nm。
[0017]在本专利技术的另一较佳实施方式中，步骤3中，优选地，浊度降低至0NTU。
[0018]在本专利技术的另一较佳实施方式中，步骤3中，优选地，过滤时间缩短至60
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70分钟。
[0019]技术效果
[0020](1)本方法通过以废治废思路实现含氟废水和含硅废水中悬浮物同步高效去除，操作简便易行，含硅废水可完全替代传统混凝剂及絮凝剂，浊度去除效率高，废水综合处理能力得到有效提升，且大大减小了药剂的投加量，大大节约企业的生产成本，提高企业的经济效益。
[0021](2)含氟废水和含硅废水混合出水浊度满足远低于超滤进水浊度指标，有效减少超滤膜污染，增加膜系统运行稳定性。超滤系统可有效实现混合废水中残余污染物同步去除，出水水质满足《氟化物污水综合排放标准》，符合生态保护的可持续发展理念，为新建采用膜法工艺的半导体、印刷线路板、金属冶炼、电镀、化工及农药等企业提供借鉴和技术支撑。
[0022]以下将结合附图对本专利技术的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本专利技术的目的、特征和效果。
附图说明
[0023]图1是本专利技术的工艺流程图；
[0024]图2是本专利技术的原始超滤膜的表面形貌图(SEM)；
[0025]图3是本专利技术的对比例1超滤膜的表面形貌图(SEM)；
[0026]图4是本专利技术的实施例2超滤膜的表面形貌图(SEM)；
[0027]图5是本专利技术的原始超滤膜的表面形貌图(AFM)；
[0028]图6是本专利技术的对比例1超滤膜的表面形貌图(AFM)；
[0029]图7是本专利技术的实施例2超滤膜的表面形貌图(AFM)。
具体实施方式
[0030]以下参考说明书附图介绍本专利技术的多个优选实施例，使其
技术实现思路
更加清楚和便于理解。本专利技术可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本专利技术的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。
[0031]在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本专利技术并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件的厚度。
[0032]以下参考说明书附图介绍本专利技术的多个优选实施例，使其
技术实现思路
更加清楚和便于理解。本专利技术可以通过许多不同形式的实施例来得本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种静电吸附联合超滤的以废治废处理方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：向含氟废水中加入氯化钙，调控溶液中氟钙的摩尔比，搅拌至沉淀反应完全，得到具有氟化钙颗粒的含氟废水I；步骤2：将含硅废水加入到步骤1得到的所述含氟废水I中，调节二氧化硅与氟化钙摩尔比，缓慢搅拌并静置，得到初步沉降后的混合废水，测试混合废水的Zeta电位，得到混合废水中的颗粒物粒径；步骤3：将初步沉降后的混合废水通入至超滤装置进行错流过滤，调节操作压力及流速；系统产水率为95％时停止实验。2.如权利要求1所述的静电吸附联合超滤的以废治废处理方法，其特征在于，所述步骤1中向含氟废水中加入氯化钙以150转/分钟的速度搅拌10分钟，并以50转/分钟的速度缓慢搅拌10分钟使沉淀反应完全。3.如权利要求1所述的静电吸附联合超滤的以废治废处理方法，其特征在于，所述步骤1中将混合废水以50转/分钟的速度缓慢搅拌10分钟，并静置40分钟。4.如权利要求1所述的静电吸附联合超滤的以废治废处理方法，其特征在于，所述步骤3中错流过滤时间60...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵嘉慧，裘洋波，任龙飞，徐宇博，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：