膜分离-电解集成处理含重金属铜废水的创新方法及应用

膜分离-电解集成处理含重金属铜废水的创新方法及应用

申请日期：2007.02.01

公佈（公告）日期：2007.08.29

IPC分类编号C02F1/44;C02F1/00;/16;/20;C25C1/12

概括

本发明公开了一种膜分离与电解集成处理含重金属铜废水的方法，属于含重金属铜废水处理技术。该方法包括：废水先经过重力沉降、微米过滤，然后滤液进入膜分离器，所述膜为纳滤膜或反渗透膜，滤液中重金属铜离子及其他盐类物质大部分被截留，膜分离后的透过液在生产过程中回用。浓缩液调节pH值后进入电解反应器，电解反应器正负极间用隔膜隔开，两电极板间通直流电，重金属铜离子在阴极被还原，生成金属铜沉积在阴极板上，回收利用，电解后的残液在生产过程中回用。 本发明的优点在于：可以处理含不同铜浓度的废水，不但可以回收含重金属铜废水中的金属铜，而且实现了水资源的再利用，并且设备简单，操作方便，回收率和综合利用率高，经济效益好。

索赔

1.一种处理含重金属铜废水的膜分离-电解集成方法，其特征在于包括以下工序：

1）重金属铜废水预处理：将含铜浓度为10mg/L的废水加入沉淀池，在20-25℃条件下重力沉降12-24小时。取上清液，用孔径为5-15μm的微米过滤器除去上清液中悬浮的细小尘埃颗粒及铜碎屑，得到滤液；

2)将步骤1)所得滤液进行膜分离：将滤液泵入膜分离器，膜分离器中的膜为聚乙烯醇与聚哌嗪酰胺混合复合纳滤膜或聚酰胺复合反渗透膜，膜截留分子量为150～300道尔顿，膜通量为15～35L/m2·h，滤液流速为1～3L/min，在20～35℃、0.6～1.0MPa压力下，经过15～24小时的膜分离后，滤液中重金属铜离子截留率在90％以上，膜分离后的透过液再用于生产工艺；

3)分离后浓缩液电解反应：将步骤2)得到的膜分离后浓缩液用1M H2SO4或1M NaOH溶液调节pH值为2-3，然后将浓缩液泵入电解反应器，电解反应器中的阴极材料为不锈钢板，阳极材料为涂有氧化铱的钛板，隔膜为多孔透水膜，膜材料为聚砜，孔径为0.20-0.45μm。电解操作在浓缩液循环流速1.5-2.5L/h、阴极电流密度50-100A/m2、温度20-35℃条件下进行。电解1-3小时后，金属铜富集在电解反应器阴极板上，电解后残液重新用于生产工艺。

手动的

一种膜分离-电解集成处理含重金属铜废水的方法

技术领域

本发明涉及一种处理含重金属铜废水的膜分离-电解集成方法，属于含重金属废水的处理技术。

背景技术

含重金属铜废水主要来源于冶炼、电镀、化工、染料、油墨制造、造纸、制革、制药、纺织、化肥、炼油等企业排放的废水，特别是电镀行业含重金属铜废水量较大。电镀铜废水一般呈酸性或碱性，含有难以生物降解的重金属铜离子和有机添加剂，对环境和生物危害严重。传统处理含重金属铜废水的方法主要有混凝、吸附、化学沉淀、电解、离子交换和膜分离等。

混凝法是向含铜废水中添加絮凝剂，使铜离子与絮凝剂形成絮状颗粒而沉淀下来。常用的絮凝剂有铝盐、铁盐等，这类无机絮凝剂中添加了大量的铝盐，如果沉淀处理不当，就会造成大量的铝排入环境，可能增加土壤和水中的铝含量，造成二次污染。

吸附法实质是铜离子在吸附剂活性表面的吸附，最常用的吸附剂是活性炭，活性炭吸附容量大，但价格昂贵、使用寿命短、需再生，运行成本高。

化学沉淀法是向含铜废水中添加化学沉淀剂，发生化学反应，使铜离子转化为不溶性沉淀物。化学沉淀法设备简单，操作方便，但成本较高，且产生大量污泥，若污泥不进行妥善的后处理，会造成二次污染。

电解处理是应用电解的基本原理，将废水中的铜离子还原为金属铜，并在阴极富集，进而回收金属铜。电解法无需添加处理药剂，工艺流程简单。但电解法对于处理含有低浓度重金属离子的废水，处理量小，耗电量大。

离子交换法是利用离子交换树脂交换铜离子，从而去除废水中的铜。离子交换法是处理含重金属废水的良好方法，处理量大，出水水质好，可回收水和重金属资源，对环境无二次污染。但树脂易污染或氧化，再生频繁，运行费用高。

膜分离法是利用对铜离子有较高截留作用的特殊半透膜，将废水中的铜离子截留，从而达到分离的目的。膜分离法分离效率高，能耗低，设备简单，投资少，不会造成二次污染。但问题是膜分离法产生的浓缩液无法处理。

发明内容

本发明的目的在于提供一种处理含重金属铜废水的膜分离-电解集成方法，不仅能够回收含重金属铜废水中的金属铜，而且能够实现水资源的再利用。

本发明是通过如下技术方案实现的，一种膜分离-电解集成处理含重金属铜废水的方法，其特征在于包括如下工艺：

1、含重金属铜废水的预处理：将含铜浓度为10mg/L的废水加入沉淀池，在20-25℃条件下重力沉降12-24小时。取上清液，用孔径为5-15μm的微米过滤器除去上清液中悬浮的细小尘埃颗粒及铜碎屑，得到滤液；

2、将步骤1得到的滤液进行膜分离：用泵将滤液泵入膜分离器中，膜分离器中的膜为聚乙烯醇与聚哌嗪酰胺混合复合纳滤膜或聚酰胺复合反渗透膜，膜截留分子量为150～300道尔顿，膜通量为15～35L/m2·h，滤液流速为1～3L/min。在20～35℃、压力为0.6～1.0MPa条件下，膜分离15～24小时后，滤液中重金属铜离子截留率大于90％，膜分离后的透过液用于生产工艺；

3、膜分离后浓缩液的电解反应：将步骤2得到的膜分离后浓缩液用1M H2SO4或1M NaOH溶液调节pH值为2～3，然后将浓缩液泵入电解反应器。电解反应器中的阴极材料为不锈钢板，阳极材料为涂有氧化铱的钛板，隔膜为多孔透水膜，膜材料为聚砜，孔径为0.20～0.45μm。电解操作在浓缩液循环流速为1.5～2.5L/h、阴极电流密度为50～100A/m2、温度为20～35℃的条件下进行。电解1～3小时后，金属铜富集在电解反应器阴极板上，电解残液在生产过程中重新利用。

本发明将膜分离与电解技术相结合，工艺设备简单，操作条件温和，处理过程中不需要引入其他化学药剂，不产生污泥，避免了二次污染。金属铜的总回收率达到80%以上，处理后的废水可回用于其他生产工序，避免了环境污染和资源浪费，具有良好的经济效益。