专利名称：一种处理重金属废水的药剂和方法
技术领域：
本发明涉及一种用于处理重金属废水的药剂以及使用这种药剂去除水中重金属的方法，属于水处理工业领域。
废水中的重金属去除有多种方法。例如，离子交换法，利用阳树脂交换器使待处理的废水通过，并将水中的重金属去除。但这种方法的缺陷是树脂较格昂贵，运行费用较高，而且树脂再生困难，浓水不易处理等；电渗析法，是利用离子交换膜并在通电的情况下，将水与金属离子分离去除，但这种方法的设备系统投资较大，处理费用过高，膜维护困难，难于在废水处理中推广应用；反渗透法，是利用反渗透膜对水中的重金属离子与水进行分离，但存在电渗析法的同样问题；有机鳌合法，是利用一种鳌合纤维的树脂进行鳌合吸附将水中重金属离子去除，然后通过解吸对树脂材料进行再生，但这种方法同样存在成本较高、再生困难等问题；电絮凝法，是利用电解槽使水中的重金属发生氧化还原沉淀或化学沉淀，可通过絮凝过程去除，对水中重金属的去除效率与废水水质、电量参数、电极等因素有重要关系；目前应用最多的重金属废水处理方法是多采用加碱调节、絮凝沉淀分离的方法，处理设备较为简便，效果易于控制，处理和设备投资成本相对较低。但缺点是必须分段投加药剂，而且仅采取氢氧化物对某些重金属的沉淀效率较低。
本发明以一种制造过程中产生的铝酸钠(NaAlO2)废液(也可以采用化学法制备的NaAlO2)为主要原料，适当加入碱金属硫化物制备含硫铝酸钠液体或固体重的金属沉淀絮凝剂，并建立了用这种药剂处理重金属废水的方法。具体方法如下述。1、重金属沉淀絮凝剂的制备方法1.1液体药剂的制备以北京某航空制造厂含铝碱性废液为主要原料，其中含Al2O310％、NaOH35％、水55％，含Cu2+0.2％，Pb2+0.12％，该含铝碱废液经放置后仍呈透明状，无沉淀析出。
在上述溶液中一次加入Na2S固体，加热并用机械搅拌浆慢速搅拌使之完全溶解。Na2S固体的加入量可根据需要确定，其中S2-的含量可以从4％到9％。溶入Na2S的液体经1小时沉淀后，上清液为制成的液体药剂，其中的铜和铅生成其硫化物沉淀，沉淀后药液中未检出铜和铅。制成的液体药剂成份含量如表1所示。1.2固体药剂的制备将上述含硫铝酸钠液体置于200□的供干炉或滚筒干燥器中供干约2小时，得到其固体产品，经粉碎成为固体粉末。1.3利用碱、金属铝屑为原料的制备方法在浓度为35％的氢氧化钠水溶液中，缓慢加入金属铝屑，待反应完全后，溶液中的Al2O3含量达到10％左右停止加铝，制备出铝酸钠液体。对这种液体进行过滤，滤后液中按1.1之方法加入Na2S固体，加热并用机械搅拌浆慢速搅拌使之完全溶解。所得药液为重金属沉淀絮凝剂。
表1几种条件下重金属处理剂的成份(制取100mL液体样品)
2、重金属废水的处理原理和方法2.1利用含硫铝酸钠处理重金属废水的原理以处理含Pb2+废水为例
生成的Pb(OH)2、PbS又通过其中的Al(OH)3进行凝聚絮凝，并沉淀去除。2.2处理方法(1)将制备的含硫铝酸钠液体稀释2倍，使用液含5％ Al2O3，4.1％ S2-，17.5％NaOH。
(2)取含重金属的废水1000mL，在机械搅拌器的快速搅拌(300rpm)下加入上述处理药剂的使用液，以同样的搅拌速度混合1min，此时已有重金属的硫化物沉淀和氢氧化物沉淀生成。然后，转入慢速搅拌(40rpm)，反应15min，废水中的重金属继续与其中的S2-和OH-反应，并通过其中的Al(OH)3絮凝，水变清，重金属离子沉淀到烧杯底部，生成的沉淀和絮凝体密实、沉淀迅速。根据水中重金属浓度的不同，加入的药剂的量也不同。经加入适量的药剂并处理后，上清液可达到国家规定的含重金属废水排放标准。2.3本发明的特征本发明具有如下突出优点(1)碱与二价硫离子复合，使一种处理剂中同时含有二种重金属沉淀剂。由于大部分重金属的硫化物溶度积较小，故优先产生硫化物沉淀。
(2)在一种复合药剂中在含有两种沉淀剂的同时还有Al作为絮凝剂，使反应沉淀、吸附和絮凝协同进行，大大简化了处理流程、提高了处理效率，降低了处理成本。
(3)由于以上两个原因，本发明可以有效控制处理后水中碱的残余量，使pH符合废水排放标准，而不需要加酸回调。3、实施例实施例1取上述铝酸钠废液100mL，加入Na2S固体25g，加热并搅拌1小时使之完全溶解。将此液体药剂稀释一倍，作为使用药液。
用CuCl2、HCl和高岭土配制pH为4.1、含Cu2+为200mg/L、浑浊度为20NTU的模拟废水1000mL，加入上述使用药液1.2mL，按2.2之(2)方法进行沉淀及絮凝处理，沉淀后水的Cu2+残余浓度为0.2mg/L，浑浊度为1.5NTU，pH为7.2。实施例2取上述铝酸钠废液100mL，加入Na2S固体25g，加热并搅拌1小时使之完全溶解。将此液体药剂稀释一倍，作为使用药液。
用CuCl2、PbCl2和NiCl2以及HCl和高岭土配制pH为4.1、含Cu2+、Pb2+和Ni2+各为200mg/L、浑浊度为20NTU的模拟废水1000mL，加入上述使用药液2.8mL，按2.2之(2)方法进行沉淀及絮凝处理，沉淀后水的Cu2+、Pb2+和Ni2+各残余浓度分别为0.18mg/L，0.15mg/L和0.21mg/L，浑浊度为1.2NTU，pH为8.4。实施例3取上述铝酸钠废液100mL，加入Na2S固体25g，加热并搅拌1小时使之完全溶解。将此液体药剂稀释一倍，作为使用药液。
取某工厂排放的电镀废水1000mL，其中含铜280mg/L、镍25mg/L，加入上述使用药液1.6mL，按2.2之(2)方法进行沉淀及絮凝处理，沉淀后水的铜、镍残余浓度分别为0.14mg/L，0.05mg/L。
权利要求
1.利用铝、碱和碱金属硫化物制备重金属沉淀絮凝剂的方法，这种重金属沉淀絮凝剂的特征是含有可以沉淀水中重金属的碱、硫离子和具有絮凝作用的铝。
2.利用铝酸钠废液为主要原料制备重金属沉淀絮凝剂的方法，药剂特征同1。
3.利用含二价硫离子的铝酸钠溶液沉淀、絮凝处理重金属废水的方法。
全文摘要
本发明公开了一种用于处理重金属废水的复合药剂以及利用这种药剂进行沉淀絮凝净化重金属废水的方法,属于水处理工业与技术领域。利用一种在制造过程中产生的铝酸钠废液或金属铝屑和氢氧化钠为主要原料,加入适量固体硫化钠与之复合,制备出一种含有Al
文档编号C02F1/52GK1256251SQ9812509
公开日2000年6月14日 申请日期1998年12月4日 优先权日1998年12月4日
发明者曲久辉, 李大鹏, 雷鹏举 申请人:中国科学院生态环境研究中心