2016 年公开的含铅废水处理工艺：简单高效，达标排放，吸附剂可重复使用

2016 年公开的含铅废水处理工艺：简单高效，达标排放，吸附剂可重复使用

申请日期：2016.05.12

公佈（公告）日期 2016.09.21

IPC分类编号C02F9/04; /12; /20

概括

本发明公开了一种含铅废水的处理工艺，包括废水过滤、pH值调节、改性蒙脱石重金属吸附剂吸附、二级过滤、废水检测及排放等步骤。本发明含重金属铅废水的处理工艺简单、效果好，处理后的废水能够达到排放标准；改性蒙脱石重金属吸附剂的制备工艺简便易行，废水处理后，改性蒙脱石重金属吸附剂经过简单处理即可重复使用。

索赔

1.一种含铅废水的处理工艺，其特征在于包括以下步骤：

1.废水过滤；

2、调节废水pH值至6-7.5；

3、向废水中添加改性蒙脱石重金属吸附剂，投加量40-50kg/m3，曝气20-60小时；

4、吸附重金属铅后的改性蒙脱石重金属吸附剂进行过滤除去；

5、处理后的废水经检验合格后方可排放。

2.根据权利要求 1所述的一种处理含铅废水的工艺，其特征在于：所述的改性蒙脱石重金属吸附剂按照如下步骤制备：

a)对蒙脱石进行净化，净化后按照固液质量比1:2～5制备蒙脱石分散液；

b)将羟基铝离子溶液加入到步骤a制备的蒙脱石分散液中，超声分散10～30分钟，干燥后得到插层改性​​蒙脱石；其中，蒙脱石分散液与羟基铝离子溶液的质量比为1:3～7；

c)将步骤b得到的插层改性蒙脱石在300～450℃下煅烧1～1.5小时；

d)将步骤c中煅烧得到的插层改性蒙脱石加入到6mol/L氯化钠溶液中，超声处理15～20分钟，干燥后，即得改性蒙脱石重金属吸附剂。

3.根据权利要求 1所述的一种含铅废水处理工艺，其特征在于：步骤 2 中采用 1 mol/L 乙酸和 1 mol/L 乙酸钾调节 pH 值。

4.根据权利要求2所述的一种含铅废水处理工艺，其特征在于：步骤a中蒙脱石净化处理是先将蒙脱石研磨至400目～600目，然后放入75％乙醇溶液中浸泡20～30分钟，再放入pH为4.5～5的盐酸中浸泡10～15分钟，最后用去离子水清洗1～3次后烘干。

5.根据权利要求 2所述的一种处理含铅废水的方法，其特征在于：所述羟基铝离子溶液的制备方法为：将0.003-0.03mol/L的氯化铝加入到pH为7.5-8.5的氢氧化钠溶液中，控制氢氧离子与铝离子的摩尔比为1.8-2.5：1。

6.根据权利要求1或2所述的一种含铅废水处理方法，其特征在于：改性蒙脱石重金属吸附剂吸附重金属铅后，在5～7mol/L氯化钠溶液中超声处理0.5～2.5小时，回收后再次用于含铅废水处理。

7.根据权利要求2所述的一种处理含铅废水的工艺，其特征在于：步骤c中插层改性蒙脱石煅烧时升温速率控制为1-5℃/min，煅烧结束后自然降温。

8.根据权利要求5所述的一种含铅废水处理工艺，其特征在于：在羟基铝离子溶液的制备过程中，将氯化铝溶液在18～24分钟内均匀加入氢氧化钠溶液中，加入过程中温度控制为70～90℃。

9.根据权利要求8所述的一种含铅废水处理工艺，其特征在于：在羟基铝离子溶液的制备过程中，将氯化铝溶液在20分钟内均匀地加入到氢氧化钠溶液中，加入过程中温度控制为90℃。

手动的

一种含铅废水的处理工艺

技术领域

本发明涉及废水处理技术领域，具体涉及一种含铅废水的处理工艺。

背景技术

铅常被用作电池、电镀、颜料、橡胶、农药、燃料等制造工业的原料，其中铅板制造过程排出的酸性废水（pH=3）中铅浓度最高，电镀废液产生的废水中铅浓度也很高。铅是自然界中分布很广的元素，也是工业上常用的元素之一。铅和可溶性铅盐均有毒性，含铅废水对人体健康和动植物的生长有严重的危害，每日摄入的铅若超过0.3-1.0mg，可在人体内蓄积，引起贫血、神经炎等。随着工业技术的飞速发展，工业废水中重金属铅是一类污染物，国家排放标准明确规定含铅废水的排放标准为总铅1mg/L。含铅废水来自各类电池车间、选矿厂、石油化工厂等，电池行业是含铅废水的主要来源； 据悉，每生产一节电池，就会造成4.54%的铅损失，其次是石油工业中汽油添加剂的生产，铅虽然不像铜、镉那么常见，但却是废水中常见的成分，特别是电池厂在生产过程中会产生大量的含铅废水，废水中铅含量超过国家标准数百倍，对地下水源构成极大威胁，如果不加以处理，随意排放，必然对环境和社会造成极大危害。

在现有的处理含铅废水的技术中，离子交换、沉淀、吸附和电解是应用最为广泛、成熟可靠的技术，但也存在不少不足，例如电解法虽然在去除重金属铅离子方面有很好的效果，但是在处理过程中会消耗大量的电能，尤其在处理大量的废水时，其能耗较大，难以满足当前提倡的节能减排的要求；沉淀法，沉淀法通常可分为化学沉淀和物理沉淀，化学沉淀是向废水中加入大量的碱，使废水呈碱性，然后生成不溶性的沉淀物，通过过滤去除。物理法是向含有重金属的废水中加入絮凝剂，絮凝剂多为胶体，利用其表面所带的大量同类电荷，吸附重金属离子，然后依靠重力沉降和过滤去除； 离子交换法和吸附法虽然操作简单、能耗低，但单一方法处理也存在效果不佳的问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种能耗低、处理工艺简便易行、对重金属铅处理效果好、处理废水后的处理剂可循环使用的含铅废水处理工艺。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种含铅废水处理工艺，包括以下步骤：

1.废水过滤；

2、调节废水pH值至6-7.5；

3、向废水中添加改性蒙脱石重金属吸附剂，投加量40-50kg/m3，曝气20-60小时；

4、吸附重金属铅后的改性蒙脱石重金属吸附剂进行过滤除去；

5、处理后的废水经检验合格后方可排放。

虽然含铅废水中的主要污染物是重金属铅离子，但是废水中不可避免地会存在大量的固废，需要将这些固废去除，以免对后续的重金属铅处理工艺产生不利影响；重金属铅在酸性环境中溶解度最大，处理前将废水的pH值调节至6~7.5的近中性环境，可以在一定程度上降低废水中重金属铅的含量。同时，不要过度调节pH使废水呈碱性或强碱性，可以减少碱液的投入，也可以减少废水处理后再次调节pH值的步骤，简化工艺；在处理改性蒙脱石重金属吸附剂时，采用曝气处理，一是利用气流进行搅拌，增加重金属吸附剂与废水的接触，二是向其中通入大量的氧气，通过反应可以去除废水中一些耗氧量大的污染物。

优选的，所述改性蒙脱石重金属吸附剂按照如下步骤制备：

a)对蒙脱石进行净化，净化后按照固液质量比1:2～5制备蒙脱石分散液；

b)将羟基铝离子溶液加入到步骤a制备的蒙脱石分散液中，超声分散10～30分钟，干燥后得到插层改性​​蒙脱石；其中，蒙脱石分散液与羟基铝离子溶液的质量比为1:3～7；

c)将步骤b得到的插层改性蒙脱石在300～450℃下煅烧1～1.5小时；

d)将步骤c中煅烧得到的插层改性蒙脱石加入到6mol/L氯化钠溶液中，超声处理15～20分钟，干燥后，即得改性蒙脱石重金属吸附剂。

蒙脱石是一种层状铝硅酸盐矿物，其层间含有丰富的可交换阳离子，由于具有层间结构，具有一定的吸附性能，但由于其层间距约1nm，且其层间存在可交换离子，因此可吸附的重金属离子有限，因此需要对其进行改性。羟基铝离子是以铝离子为中心离子的一类大的聚合离子团，由于离子带电荷，在铝离子周围形成许多羟基，能稳定地存在于水溶液中，由于其外层被大量羟基所包围，具有异常优良的离子交换性能，而且聚合离子团簇大小适宜，与蒙脱石的层间距接近。 经过处理后，可以进入蒙脱石层间并将层状蒙脱石拉伸一定的距离，增加蒙脱石层间距，在蒙脱石层间起到支柱支撑作用，使得蒙脱石的吸附性能更加出色，能够具有更优异的吸附性能，还可以扩大其吸附的吸附剂种类；经过高温煅烧后，可以脱除羟基，将层间的羟基铝离子转化为纳米氧化铝，拉伸了蒙脱石的层间结构，扩大了层间距。

优选的，步骤2中采用1mol/L乙酸和1mol/L乙酸钾调节pH值。

优选的，步骤a中蒙脱石纯化处理为先将蒙脱石研磨至400目～600目，然后放入75％乙醇溶液中浸泡20～30分钟，再放入pH为4.5～5的盐酸中浸泡10～15分钟，最后用去离子水清洗1～3次后烘干。

蒙脱石在提纯过程中，先后用乙醇和盐酸浸泡，除去附着在蒙脱石表面的有机物和杂质，特别是盐酸处理，可以除去填充在蒙脱石孔隙和层间的无机杂质，使其具有更多的吸附空间和更强的吸附能力。

优选地，所述羟基铝离子溶液采用如下方法制备：将0.003-0.03mol/L氯化铝加入到pH为7.5-8.5的氢氧化钠溶液中，控制氢氧离子与铝离子的摩尔比为1.8-2.5：1。

优选的，所述改性蒙脱石重金属吸附剂吸附重金属铅后，可放入5～7mol/L氯化钠溶液中超声处理0.5～2.5小时，回收用于处理含铅废水。

优选的，步骤c中插层改性蒙脱石在煅烧时升温速率控制为1-5℃/min，煅烧结束后自然降温。

较慢的升温速度可使改性蒙脱石层间的氧化铝结晶更加完全。

优选的，在制备羟基铝离子溶液时，将氯化铝溶液在18～24分钟内均匀加入氢氧化钠溶液中，加入过程中温度控制为70～90℃。

优选的，在制备羟基铝离子溶液时，将氯化铝溶液在20分钟内均匀加入氢氧化钠溶液中，加入过程中温度控制为90℃。

羟基铝离子虽然是一种能够稳定存在的聚合阳离子基团，但是在制备过程中如果添加速度过慢或过快，都会影响羟基铝离子的形成，以及所形成的羟基铝离子的稳定性。

因此，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明重金属铅废水处理工艺简单、效果优良，处理后的废水能够达到排放标准；

(2)本发明所采用的改性蒙脱石重金属吸附剂的制造工艺简单、易行；

(3)本发明所采用的改性蒙脱石重金属吸附剂在处理废水后，经过简单处理即可重复使用。

详细方法

下面结合具体实施方式对本发明的技术方案进一步说明。

示例 1

一种含铅废水处理工艺，包括以下步骤：

1.废水过滤；

2、调节废水pH值至7；

3、向废水中添加改性蒙脱石重金属吸附剂，投加量45kg/m3，曝气40小时；

4、吸附重金属铅后的改性蒙脱石重金属吸附剂进行过滤除去；

5、处理后的废水经检验合格后方可排放。

改性蒙脱石重金属吸附剂按如下步骤制备：

a) 按照固液质量比1:4配制蒙脱石分散液；

b)将羟基铝离子溶液加入到步骤a制备的蒙脱石分散液中，超声分散20分钟，干燥后得到插层改性​​蒙脱石；其中，蒙脱石分散液与羟基铝离子溶液的质量比为1:5；羟基铝离子溶液采用如下方法制备：将0.01mol/L的氯化铝加入到pH为8的氢氧化钠溶液中，控制氢氧离子与铝离子的摩尔比为2.1:1；

c)将步骤b得到的插层改性蒙脱土在370℃下煅烧1.3小时；

d)将步骤c中煅烧得到的插层改性蒙脱石加入6mol/L氯化钠溶液中，超声处理17分钟，干燥后即得改性蒙脱石重金属吸附剂。

示例 2

一种含铅废水处理工艺，包括以下步骤：

1.废水过滤；

2、调节废水pH值至7；

3、向废水中添加改性蒙脱石重金属吸附剂，投加量45kg/m3，曝气40小时；

4、吸附重金属铅后的改性蒙脱石重金属吸附剂进行过滤除去；

5、处理后的废水经检验合格后排放；

6.改性蒙脱石重金属吸附剂吸附重金属铅后，可在6mol/L氯化钠溶液中超声处理1.5小时后回收再次用于处理含铅废水。

改性蒙脱石重金属吸附剂按如下步骤制备：

a)蒙脱石的纯化，纯化后按固液质量比1:4配制蒙脱石分散液；蒙脱石的纯化为先将蒙脱石研磨至500目，然后放入75%乙醇溶液中浸泡25分钟，再放入pH为4.7的盐酸中浸泡13分钟，最后用去离子水洗涤两次并烘干；

b)将羟基铝离子溶液加入到步骤a制备的蒙脱石分散液中，超声分散20分钟，干燥后得到插层改性​​蒙脱石；其中，蒙脱石分散液与羟基铝离子溶液的质量比为1:5；羟基铝离子溶液采用如下方法制备：将0.01mol/L的氯化铝加入到pH为8的氢氧化钠溶液中，控制氢氧离子与铝离子的摩尔比为2.1:1；

c)将步骤b得到的插层改性蒙脱石在300～450℃下煅烧1.3小时；

d)将步骤c中煅烧得到的插层改性蒙脱石加入6mol/L氯化钠溶液中，超声处理17分钟，干燥后即得改性蒙脱石重金属吸附剂。

示例 3

一种含铅废水处理工艺，包括以下步骤：

1.废水过滤；

第二、用1mol/L乙酸和1mol/L乙酸钾调节废水的pH值至6；

3、向废水中添加改性蒙脱石重金属吸附剂40kg/m3，曝气20小时；

4、吸附重金属铅后的改性蒙脱石重金属吸附剂进行过滤除去；

5、处理后的废水经检验合格后排放；

6.改性蒙脱石重金属吸附剂吸附重金属铅后，可在5mol/L氯化钠溶液中超声处理0.5小时后回收再次用于处理含铅废水。

改性蒙脱石重金属吸附剂按如下步骤制备：

a)蒙脱石的纯化，纯化后，按照固液质量比1:2配制蒙脱石分散液；蒙脱石的纯化是先将蒙脱石研磨至400目，然后放入75%乙醇溶液中浸泡20分钟，再放入pH为4.5的盐酸中浸泡10分钟，最后用去离子水洗涤一次并烘干；

b)向步骤a制备的蒙脱石分散液中加入羟基铝离子溶液，超声分散10分钟，然后干燥溶液，得到插层改性​​蒙脱石，其中，蒙脱石分散液与羟基铝离子溶液的质量比为1:3；其中，羟基铝离子溶液通过如下方法制备：将0./L氯化铝加入到pH为7.5的氢氧化钠溶液中，控制氢氧离子与铝离子的摩尔比为1.8:1，制备羟基铝离子溶液时，在18分钟内将氯化铝溶液均匀加入到氢氧化钠溶液中，加入过程中温度控制为70℃；

c)将步骤b得到的插层改性蒙脱石在300℃下煅烧1小时；控制插层改性蒙脱石煅烧的升温速率为1℃/分钟，煅烧完毕后自然冷却；

d)将步骤c中煅烧得到的插层改性蒙脱石加入到6mol/L氯化钠溶液中，超声处理15分钟，干燥后即得改性蒙脱石重金属吸附剂。

示例 4

一种含铅废水处理工艺，包括以下步骤：

1.废水过滤；

第二、用1mol/L乙酸和1mol/L乙酸钾调节废水的pH值至7；

3、向废水中添加改性蒙脱石重金属吸附剂，投加量45kg/m3，曝气40小时；

4、吸附重金属铅后的改性蒙脱石重金属吸附剂进行过滤除去；

5、处理后的废水经检验合格后排放；

6.改性蒙脱石重金属吸附剂吸附重金属铅后，可在6mol/L氯化钠溶液中超声处理1.5小时后回收再次用于处理含铅废水。

改性蒙脱石重金属吸附剂按如下步骤制备：

a)蒙脱石的纯化，纯化后，按照固液质量比1:4配制蒙脱石分散液；蒙脱石的纯化是先将蒙脱石研磨至500目，然后放入75%乙醇溶液中浸泡25分钟，再放入pH为4.7的盐酸中浸泡12分钟，最后用去离子水洗涤两次并烘干；

b)向步骤a制备的蒙脱石分散液中加入羟基铝离子溶液，超声分散20分钟，然后干燥，得到插层改性​​蒙脱石，蒙脱石分散液与羟基铝离子溶液的质量比为1:5；羟基铝离子溶液采用如下方法制备：将0.01mol/L的氯化铝加入到pH为8的氢氧化钠溶液中，控制氢氧离子与铝离子的摩尔比为2.1:1，制备羟基铝离子溶液时，在21分钟内将氯化铝溶液均匀加入到氢氧化钠溶液中，加入过程中控制温度为80℃；

c)将步骤b得到的插层改性蒙脱石在370℃下煅烧1.3小时；控制插层改性蒙脱石煅烧的升温速率为3℃/分钟，煅烧完毕后自然冷却；

d)将步骤c中煅烧得到的插层改性蒙脱石加入到6mol/L氯化钠溶液中，超声处理17分钟，干燥后，得到改性蒙脱石重金属吸附剂。

示例 5

一种含铅废水处理工艺，包括以下步骤：

1.废水过滤；

第二、用1mol/L乙酸和1mol/L乙酸钾调节废水的pH值至7.5；

3、向废水中添加改性蒙脱石重金属吸附剂50kg/m3，曝气60小时；

4、吸附重金属铅后的改性蒙脱石重金属吸附剂进行过滤除去；

5、处理后的废水经检验合格后排放；

6.改性蒙脱石重金属吸附剂吸附重金属铅后，可在7mol/L氯化钠溶液中超声处理2.5小时后回收再次用于处理含铅废水。

改性蒙脱石重金属吸附剂按如下步骤制备：

a)蒙脱石的纯化，纯化后，按照固液质量比1:5配制蒙脱石分散液；蒙脱石的纯化是先将蒙脱石研磨至600目，然后放入75%乙醇溶液中浸泡30分钟，再放入pH为5的盐酸中浸泡15分钟，最后用去离子水洗涤3次并烘干；

b)将羟基铝离子溶液加入到步骤a制备的蒙脱石分散液中，超声分散30分钟，然后干燥，得到插层改性​​蒙脱石，其中，蒙脱石分散液与羟基铝离子溶液的质量比为1:7；其中，羟基铝离子溶液通过如下方法制备：将0.03mol/L的氯化铝加入到pH为8.5的氢氧化钠溶液中，控制氢氧离子与铝离子的摩尔比为2.5:1，制备羟基铝离子溶液时，在24分钟内将氯化铝溶液均匀地加入到氢氧化钠溶液中，加入过程中的温度控制为90℃；

c)将步骤b得到的插层改性蒙脱石在450℃下煅烧1.5小时；控制插层改性蒙脱石煅烧的升温速率为5℃/分钟，煅烧完毕后自然冷却；

d)将步骤c中煅烧得到的插层改性蒙脱石加入到6mol/L氯化钠溶液中，超声处理20分钟，干燥后，得到改性蒙脱石重金属吸附剂。

本发明可以达到如下技术指标：

经本发明的处理工艺处理后的含铅废水中铅含量≤0.1mg/L。