本发明属于废水处理领域。具体是一种含重金属离子废水中镉离子去除的方法。
背景技术：
随着我国社会城市化、工业化的迅速发展，我国的水污染状况日趋严重，绝大多数城市的水质都受到了污染。很多没有经过处理的城市垃圾、工业废水和生活污水和废气沉积物不断排入水体中，使水体中的重金属含量急剧上升。据统计，我国江河湖库底质的重金属污染率高达80.1％。除了水体的重金属污染，我国的土壤重金属污染现象也十分严重。2014年全国土壤污染状况调查公报显示全国土壤总的超标率为16.1％，污染类型以无机型为主，占总超标点位的82.8％，主要是镉、汞、砷、铅、铜、镍、铬、锌8种无机污染物。随着社会经济的发展，人们的生活水平日益提高。但人们在享受现代生活的同时，也面临着严峻的环境污染问题(中华人民共和国环境保护部、国土资源部，全国土壤污染状况调查公报.2014-4-17)。
环境污染方面所指的重金属主要是指生物毒性显著的汞、镉、铅、铬以及类金属砷，还包括具有毒性的重金属锌、铜、钴、镍、锡、钒等污染物。重金属离子是水体、土壤中的一类重要污染物，主要来源于采矿、冶金、电镀等工业排放的废水和固体垃圾填埋场的滤液。由于重金属元素不能被生物降解，一旦进入水体和土壤，就很难消除。因此，各国均将重金属元素，特别是pb，cr，cd，zn，as及hg等列为环境优先控制污染物(轻工科技，2013，173(4)：98-99)。
镉及镉类化合物都具有很大的毒性，镉在人体内能够富集，一定程度后会对人体器官和系统造成不同程度的危害，损害人体的神经、泌尿系统和免疫系统等。镉不但能影响体内器官组织，还会影响人体骨质生长情况，体内含镉量过高时能引起“骨痛病”，表现为自然骨折、骨质疏松软化、骨骼严重变形，严重时可致死亡。此外，水溶液中的镉可以很容易被蔬菜、作物吸收，然后通过食物链作用间接性的造成人畜中毒。当水中镉浓度过高时能够影响水生作物的生长并能导致鱼类和其他水生动物的死亡。
目前去除水中的重金属的传统工艺包括三大类：第一类是化学法，包括化学沉淀法、重金属捕集剂法、离子交换等；第二类是物理化学法，包括吸附、膜分离和溶剂萃取等；第三类是生物处理技术，通过植物或微生物的吸收、吸附、富集等作用去重金属，包括生物吸附、植物生态修复等(广东农业科学，2008，(8)：143-146.)。
技术实现要素：
本发明公开一种含重金属离子废水的处理方法，该方法环境友好，工艺简单，新颖，操作方便，去除率高，吸附剂可重复再生多次使用，符合绿色化学要求。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
1.一种废水的处理方法，其特征在于，通过浸渍法将聚乙烯亚胺(pei)负载到活性炭(ac)载体上作为吸附剂，采用固定床连续吸附法去除废水中的重金属离子镉。步骤如下：
(1)吸附剂的制备：将50～400目5.0g颗粒状ac加入到50ml浓度为1.0～10.0g/l、分子量为10000，5000或2500的pei乙醇溶液中形成混合物，将混合物在75w的超声清洗仪中分散30min，然后在300rpm下搅拌1h，将上述混合物在50℃加热至乙醇完全蒸发后，用去离子水洗涤5次，然后在50℃的真空干燥箱中干燥12h，制得负载量为2～10wt％的pei/ac吸附剂。
(2)连续吸附过程：称取0.2gpei/ac吸附剂放入固定吸附床中，25℃常压下，将镉离子浓度为0.05～20mg/l的废水以1ml/min的流速通过固定吸附床，进行连续吸附反应，出口处废水中镉离子浓度低于0.05mg/l。
(3)吸附剂再生：吸附饱和的pei/ac吸附剂，使用0.1mol/l的hcl溶液进行洗涤再生，流速0.5～1ml/min，吸附剂pei/ac在hcl溶液中发生脱附反应，时间30～60min，再生尾液中含有高浓度的镉离子，可通过沉淀法除去。
所述固定床连续吸附装置由废水进料泵1、再生液体进料泵2、入口阀门3、入口阀门4、入口阀门5、入口阀门6、固定床吸附器7、固定床吸附器8、出口阀门9、出口阀门10、出口阀门11、出口阀门12组成。
待处理废水通过废水进料泵1和入口阀门5，6与固定床吸附器7，8连接。再生液体通过进料泵2和入口阀门3，4与固定床吸附器7，8连接。
2.在固定床吸附器中进行连续吸附反应。将0.2g(负载量10％)吸附剂加入到固定床填料层中，10mg/l的cd水溶液以1.00ml/min流过固定床，进行连续吸附，100min后，测定吸附后溶液中cd离子浓度。
本发明与现有的技术相比，具有以下的优点：
1.本发明以聚乙烯亚胺负载于活性炭上作为吸附剂，在固定床吸附器中采用连续吸附法，工艺简单，操作简便，处理量大。
2.本发明，所采用的吸附剂可以多次再生，重复使用，经济性好，环境友好符合绿色化学要求。
附图说明
图1是本发明固定床吸附装置结构示意图。
图1中，待吸附废液进料泵1、再生液体进料泵2、入口阀门3、入口阀门4、入口阀门5、入口阀门6、固定床吸附器7、固定床吸附器8、出口阀门9、出口阀门10、出口阀门11、出口阀门12。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行进一步的说明，但需说明的是本发明的应用范围不局限于这些实施例。
本发明固定床连续吸附装置结构如图1所示，由废水进料泵1，再生液体进料泵2，阀门3，4，5，6，9，10，11，12，固定床吸附器7，8组成。
开始时，固定床7先进行吸附操作，入口阀门3，6关闭，入口阀门5开启，出口阀门10，11关闭，出口阀门9开启。待吸附废水通过废水进料泵1通入固定床吸附器7中，进行连续吸附反应，然后通过出口阀门9流出固定床吸附器。此时固定床8进行洗涤再生操作，阀门4，12开启，再生液体通过再生液体进料泵2进入固定床吸附器8中，进行洗涤再生反应，通过阀门12流出再生尾液。
一段时间以后，切换固定床吸附器7，8的操作状态，上端阀门4，5关闭，阀门3，6开启，下部阀门9，12关闭，阀门10，11开启。此时固定床7进行洗涤再生操作，固定床8进行吸附操作。
实施例1
(1)将200目5.0g颗粒状ac加入到50ml浓度为4.0g/l、分子量为2500的pei乙醇溶液中形成混合物，将混合物在75w的超声清洗仪中分散30min，然后在300rpm下搅拌1h，将上述混合物在50℃加热至乙醇完全蒸发后，用去离子水洗涤5次，然后在50℃的真空干燥箱中干燥12h，制得负载量为4wt％的pei/ac吸附剂。
(2)称取0.2g负载量为4wt％的pei/ac吸附剂放入固定吸附床中，25℃常压下，将镉离子浓度为20mg/l的废水以1ml/min的流速通过固定吸附床，进行连续吸附反应，300min后出口处废水中镉离子浓度低于0.05mg/l。
(3)吸附饱和的pei/ac吸附剂，使用0.1mol/l的hcl溶液进行洗涤再生，流速1ml/min，吸附剂pei/ac在hcl溶液中发生镉离子脱附反应，时间30min，再生尾液中含有高浓度的镉离子，可通过沉淀法除去。
实施例2
(1)将200目5.0g颗粒状ac加入到50ml浓度为6.0g/l、分子量为2500的pei乙醇溶液中形成混合物，将混合物在75w的超声清洗仪中分散30min，然后在300rpm下搅拌1h，将上述混合物在50℃加热至乙醇完全蒸发后，用去离子水洗涤5次，然后在50℃的真空干燥箱中干燥12h，制得负载量为6wt％的pei/ac吸附剂。
(2)称取0.2g负载量为6wt％的pei/ac吸附剂放入固定吸附床中，25℃常压下，将镉离子浓度为20mg/l的废水以1ml/min的流速通过固定吸附床，进行连续吸附反应，400min后出口处废水中镉离子浓度低于0.05mg/l。
(3)吸附饱和的pei/ac吸附剂，使用0.1mol/l的hcl溶液进行洗涤再生，流速1ml/min，吸附剂pei/ac在hcl溶液中发生镉离子脱附反应，时间50min，再生尾液中含有高浓度的镉离子，可通过沉淀法除去。
实施例3
(1)将400目5.0g颗粒状ac加入到50ml浓度为4.0g/l、分子量为5000的pei乙醇溶液中形成混合物，将混合物在75w的超声清洗仪中分散30min，然后在300rpm下搅拌1h，将上述混合物在50℃加热至乙醇完全蒸发后，用去离子水洗涤5次，然后在50℃的真空干燥箱中干燥12h，制得负载量为4wt％的pei/ac吸附剂。
(2)称取0.2g负载量为4wt％的pei/ac吸附剂放入固定吸附床中，25℃常压下，将镉离子浓度为20mg/l的废水以1ml/min的流速通过固定吸附床，进行连续吸附反应，300min后出口处废水中镉离子浓度低于0.05mg/l。
(3)吸附饱和的pei/ac吸附剂，使用0.1mol/l的hcl溶液进行洗涤再生，流速1ml/min，吸附剂pei/ac在hcl溶液中发生镉离子脱附反应，时间30min，再生尾液中含有高浓度的镉离子，可通过沉淀法除去。
实施例4
(1)将400目5.0g颗粒状ac加入到50ml浓度为8.0g/l、分子量为2500的pei乙醇溶液中形成混合物，将混合物在75w的超声清洗仪中分散30min，然后在300rpm下搅拌1h，将上述混合物在50℃加热至乙醇完全蒸发后，用去离子水洗涤5次，然后在50℃的真空干燥箱中干燥12h，制得负载量为8wt％的pei/ac吸附剂。
(2)称取0.2g负载量为8wt％的pei/ac吸附剂放入固定吸附床中，25℃常压下，将镉离子浓度为10mg/l的废水以1ml/min的流速通过固定吸附床，进行连续吸附反应，400min后出口处废水中镉离子浓度低于0.05mg/l。
(3)吸附饱和的pei/ac吸附剂，使用0.1mol/l的hcl溶液进行洗涤再生，流速1ml/min，吸附剂pei/ac在hcl溶液中发生镉离子脱附反应，时间30min，再生尾液中含有高浓度的镉离子，可通过沉淀法除去。
实施例5
(1)将400目5.0g颗粒状ac加入到50ml浓度为10.0g/l、分子量为5000的pei乙醇溶液中形成混合物，将混合物在75w的超声清洗仪中分散30min，然后在300rpm下搅拌1h，将上述混合物在50℃加热至乙醇完全蒸发后，用去离子水洗涤5次，然后在50℃的真空干燥箱中干燥12h，制得负载量为10wt％的pei/ac吸附剂。
(2)称取0.2g负载量为10wt％的pei/ac吸附剂放入固定吸附床中，25℃常压下，将镉离子浓度为20mg/l的废水以1ml/min的流速通过固定吸附床，进行连续吸附反应，300min后出口处废水中镉离子浓度低于0.05mg/l。
(3)吸附饱和的pei/ac吸附剂，使用0.1mol/l的hcl溶液进行洗涤再生，流速1ml/min，吸附剂pei/ac在hcl溶液中发生镉离子脱附反应，时间40min，再生尾液中含有高浓度的镉离子，可通过沉淀法除去。
实施例6
(1)将200目5.0g颗粒状ac加入到50ml浓度为4.0g/l、分子量为10000的pei乙醇溶液中形成混合物，将混合物在75w的超声清洗仪中分散30min，然后在300rpm下搅拌1h，将上述混合物在50℃加热至乙醇完全蒸发后，用去离子水洗涤5次，然后在50℃的真空干燥箱中干燥12h，制得负载量为4wt％的pei/ac吸附剂。
(2)称取0.2g负载量为4wt％的pei/ac吸附剂放入固定吸附床中，25℃常压下，将镉离子浓度为20mg/l的废水以1ml/min的流速通过固定吸附床，进行连续吸附反应，200min后出口处废水中镉离子浓度低于0.05mg/l。
(3)吸附饱和的pei/ac吸附剂，使用0.1mol/l的hcl溶液进行洗涤再生，流速1ml/min，吸附剂pei/ac在hcl溶液中发生镉离子脱附反应，时间40min，再生尾液中含有高浓度的镉离子，可通过沉淀法除去。