專(zhuān)利名稱(chēng)：利用表面活性劑處理含鎘廢水的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于重金屬?gòu)U水的處理方法，具體涉及一種聯(lián)合采用非離子表面活性劑、陰離子表面活性劑膠團(tuán)與超濾膜處理含鎘廢水的方法。
背景技術(shù)：
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)持續(xù)增長(zhǎng)，鋼鐵、電力、水泥、電解等重工業(yè)投資規(guī)模增大，產(chǎn)品產(chǎn)量增加迅速，重金屬類(lèi)污染日趨嚴(yán)重。目前重金屬?gòu)U水的治理方法主要有化學(xué)沉淀法、吸附法、離子交換法、生物法、膜分離法等。沉淀法工藝簡(jiǎn)單、操作方便、經(jīng)濟(jì)實(shí)用，在廢水處理中應(yīng)用廣泛，但無(wú)法實(shí)現(xiàn)重金屬的回收利用，沉渣的堆放也可能造成二次污染。吸附法處理重金屬?gòu)U水受吸附劑的種類(lèi)、吸附劑的添加量、廢水的成分、廢水的濃度、pH值、吸附時(shí)間等多種因素控制，實(shí)際操作難度較大，而且選擇性不高。離子交換法處理重金屬?gòu)U水，凈化程度高，可以回收，無(wú)二次污染，但實(shí)際處理成本很高。生物法因?yàn)楣に囍杏性S多問(wèn)題有待解決，其應(yīng)用并不廣泛，耐負(fù)荷沖擊性能不高。膜分離法處理重金屬?gòu)U水的方式主要有電滲析法、反滲透法、納濾法等，具有污染物去除率高，能回收廢水中的重金屬鹽，工藝簡(jiǎn)單的突出優(yōu)點(diǎn)，但是由于電滲析膜、反滲透膜、納濾膜本身的成本較高，所需操作壓力較大，造成膜法處理重金屬?gòu)U水的投資、運(yùn)行成本偏高，影響了其在大規(guī)模工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種工藝組合方便、操作簡(jiǎn)單、表面活性劑用量少、去除率高、成本低的含鎘廢水處理方法。
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為本發(fā)明的利用表面活性劑處理含鎘廢水的方法，具體工藝步驟為1、將非離子表面活性劑十二烷基聚氧乙烯單醚(brij)或辛基酚聚氧乙烯(9-10)醚(tritonx-100)與陰離子表面活性劑十二烷基硫酸鈉(SDS)按照非離子表面活性劑brij或tritonx-100與陰離子表面活性劑SDS的摩爾比值為0.1～1.7的比例混合。
2、將步驟1產(chǎn)生的混合溶液加入到含鎘廢水中，攪拌均勻靜置反應(yīng)，由蠕動(dòng)泵送至超濾膜組件過(guò)濾，截留吸附了水中鎘離子的膠團(tuán)。
步驟1、2中(1)廢水中鎘離子濃度為5～50mg/L；(2)SDS添加量1.56×10-3mol/L～9.37×10-3mol/L；(3)膜操作壓力值0.03Mpa～0.09Mpa；(4)靜置反應(yīng)時(shí)間0.5～10h。
所述超濾膜為聚砜或聚醚砜。
所述非離子表面活性劑brij或tritonx-100與陰離子表面活性劑SDS的摩爾比值為0.3～0.7時(shí)，鎘離子去除效果最佳。
本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)1、去除效果好。當(dāng)廢水中鎘離子濃度為5～50mg/L，非離子表面活性劑brij或tritonx-100與陰離子表面活性劑SDS的摩爾比值為0.3～0.7時(shí)，超濾膜出水中鎘離子的濃度為2.00mg/L～4.53mg/L，鎘離子的去除率為90.94％～96％。
2、能耗低、無(wú)相變。表面活性劑膠團(tuán)與鎘離子的附著以及超濾分離過(guò)程均沒(méi)有相變，能耗低。
3、工藝組合方便，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作?？梢愿鶕?jù)廢水水質(zhì)的特點(diǎn)，將利用表面活性劑膠團(tuán)的強(qiáng)化超濾方法和過(guò)濾、氣浮、絮凝或者其它膜濾工藝組合。
4、陰離子表面活性劑SDS用量低。由于在廢水中加入了非離子型表面活性劑brij或tritonx-100，陰離子表面活性劑SDS形成膠團(tuán)的濃度降低，可以有效的減少該方法的運(yùn)行成本，同時(shí)降低超濾膜出水中SDS的濃度。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1測(cè)量得廢水池中廢水含鎘離子濃度為50mg/L，按3×10-3mol/L的SDS與0.9×10-3mol/L的brij(摩爾配比0.3)混合，投放進(jìn)廢水池中，攪拌均勻，靜置反應(yīng)時(shí)間2h，由蠕動(dòng)泵送至超濾膜組件過(guò)濾，膜操作壓力0.07Mpa，超濾膜材質(zhì)為聚醚砜，該膜截留分子量在6000～10000Dalton，通過(guò)原子吸收分光光度儀測(cè)定超濾膜出水中殘留鎘離子的濃度。
表1SDS與brij膠團(tuán)強(qiáng)化超濾技術(shù)處理含鎘廢水

實(shí)施例2測(cè)量得廢水池中廢水含鎘離子濃度為50mg/L，按3×10-3mol/L的SDS與1.5×10-3mol/L的tritonx-100(摩爾配比0.5)混合，投放進(jìn)廢水池中，攪拌均勻，靜置反應(yīng)時(shí)間2h，由蠕動(dòng)泵送至超濾膜組件過(guò)濾，膜操作壓力0.07Mpa，超濾膜材質(zhì)為聚醚砜，該膜截留分子量在6000～10000Dalton，通過(guò)原子吸收分光光度儀測(cè)定超濾膜出水中殘留鎘離子的濃度。
表2SDS與tritonx-100膠團(tuán)強(qiáng)化超濾技術(shù)處理含鎘廢水

本發(fā)明涉及的去除重金屬?gòu)U水中鎘離子方法的工藝中將陰離子表面活性劑SDS投加到水中，使溶液中陰離子表面活性劑SDS的濃度超過(guò)了其臨界膠團(tuán)濃度值(CMC，6.25×10-3mol/L)就會(huì)形成粒徑為0.005μm～0.01μm的膠團(tuán)，膠團(tuán)表面帶高電荷，能吸附水中的鎘離子，選用截留分子量為6000～10000Dalton的超濾膜過(guò)濾，使得吸附了水中鎘離子的膠團(tuán)被膜截留，水和少量表面活性劑以及未被吸附的鎘離子透過(guò)膜，從而達(dá)到去除絕大部分鎘離子的效果。由于非離子表面活性劑brij或tritonx-100的存在，陰離子表面活性劑SDS形成膠團(tuán)的濃度顯著降低，從而可以減少形成膠團(tuán)的離子型表面活性劑用量以及表面活性劑的總量。對(duì)比實(shí)驗(yàn)如下對(duì)比實(shí)驗(yàn)1測(cè)量得廢水池中廢水鎘離子濃度為50mg/L時(shí)，添加6.25×10-3mol/L的SDS，攪拌均勻，靜置反應(yīng)時(shí)間2h，由蠕動(dòng)泵送至超濾膜組件過(guò)濾，膜操作壓力0.07Mpa，超濾膜材質(zhì)為聚醚砜，該膜截留分子量為6000～10000Dalton，通過(guò)原子吸收分光光度儀測(cè)定超濾膜出水中殘留鎘離子的濃度。
表3濃度為6.25×10-3mol/L的SDS表面活性劑強(qiáng)化超濾技術(shù)處理含鎘廢水

為達(dá)到與實(shí)施例1和2相同的鎘離子去除效果(去除率等于95％)，如果只采用SDS膠團(tuán)，則SDS的添加量為6.25×10-3mol/L，超濾膜出水中SDS的濃度為4.23×10-3mol/L；當(dāng)向廢水中加入SDS與brij或者SDS與tritonx-100時(shí)，SDS的添加量?jī)H為3×10-3mol/L，超濾膜出水中SDS的濃度分別為1.54×10-3mol/L，1.58×10-3mol/L；可見(jiàn)非離子表面活性劑的使用明顯減少?gòu)?qiáng)化超濾過(guò)程中陰離子表面活性劑SDS的用量，出水中SDS濃度也顯著降低。
對(duì)比實(shí)驗(yàn)2測(cè)量得廢水池中廢水鎘離子濃度為50mg/L時(shí)，添加3×10-3mol/L的SDS，攪拌均勻，靜置反應(yīng)時(shí)間2h，由蠕動(dòng)泵送至超濾膜組件過(guò)濾，膜操作壓力0.07Mpa，超濾膜材質(zhì)為聚醚砜，該膜截留分子量為6000～10000Dalton，通過(guò)原子吸收分光光度儀測(cè)定超濾膜出水中殘留鎘離子的濃度。
表4濃度為3×10-3mol/L的SDS表面活性劑強(qiáng)化超濾技術(shù)處理含鎘廢水

當(dāng)SDS用量與實(shí)施例1和2相同時(shí)(均為3×10-3mol/L)，如果只采用SDS膠團(tuán)，則超濾膜出水中鎘離子濃度18mg/L，超濾膜出水中SDS的濃度為2.08×10-3mol/L；當(dāng)加入SDS與brij或者SDS與tritonx-100時(shí)，超濾膜出水中鎘離子濃度分別為2.46mg/L、2.31mg/L，超濾膜出水中SDS的濃度分別為1.54×10-3mol/L、1.58×10-3mol/L；可見(jiàn)當(dāng)SDS用量相同時(shí)，非離子表面活性劑的使用使得鎘離子去除率顯著升高，出水中SDS濃度也顯著降低。
當(dāng)表面活性劑膠團(tuán)強(qiáng)化超濾去除廢水中的鎘離子時(shí)，非離子表面活性劑的使用可明顯減少?gòu)?qiáng)化超濾過(guò)程中陰離子表面活性劑SDS的用量，提高鎘離子去除率，降低出水中SDS濃度。
權(quán)利要求
1.一種利用表面活性劑處理含鎘廢水的方法，其特征在于其工藝步驟為
1)將非離子表面活性劑十二烷基聚氧乙烯單醚或辛基酚聚氧乙烯(9-10)醚與陰離子表面活性劑十二烷基硫酸鈉按照非離子表面活性劑十二烷基聚氧乙烯單醚或辛基酚聚氧乙烯(9-10)醚與陰離子表面活性劑十二烷基硫酸鈉的摩爾比值為0.1～1.7的比例混合；2)將步驟1產(chǎn)生的混合溶液加入到含鎘廢水中，攪拌均勻靜置反應(yīng)，由蠕動(dòng)泵送至超濾膜組件過(guò)濾，截留吸附了水中鎘離子的膠團(tuán)；步驟1)、2)中(1)廢水中鎘離子濃度為5～50mg/L；(2)十二烷基硫酸鈉添加量1.56×10-3mol/L～9.37×10-3mol/L；(3)膜操作壓力值0.03Mpa～0.09Mpa；(4)靜置反應(yīng)時(shí)間0.5～10h。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用表面活性劑處理含鎘廢水的方法，其特征在于所述超濾膜材質(zhì)為聚砜、聚醚砜。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的利用表面活性劑處理含鎘廢水的方法，其特征在于非離子表面活性劑十二烷基聚氧乙烯單醚或辛基酚聚氧乙烯(9-10)醚與陰離子表面活性劑十二烷基硫酸鈉的最佳摩爾比值為0.3～0.7。
全文摘要
一種利用表面活性劑處理含鎘廢水的方法，其工藝為將非離子表面活性劑十二烷基聚氧乙烯單醚或辛基酚聚氧乙烯(9－10)醚與陰離子表面活性劑十二烷基硫酸鈉按照非離子表面活性劑十二烷基聚氧乙烯單醚或辛基酚聚氧乙烯(9－10)醚與陰離子表面活性劑十二烷基硫酸鈉的摩爾比值為0.1～1.7的比例混合，配制成膠團(tuán)溶液；再將膠團(tuán)溶液加入到含鎘廢水中，攪拌均勻靜置反應(yīng)0.5～10h，由蠕動(dòng)泵送至分子量為6000～10000Dalton的超濾膜組件過(guò)濾，截留吸附了水中鎘離子的膠團(tuán)；過(guò)程中(1)廢水中鎘離子濃度為5～50mg/L；(2)十二烷基硫酸鈉添加量1.56×10
文檔編號(hào)C02F1/58GK1843962SQ200610031598
公開(kāi)日2006年10月11日 申請(qǐng)日期2006年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月30日
發(fā)明者黃瑾輝, 曾光明, 方瑤瑤, 許柯, 曲云歡, 張振 申請(qǐng)人:湖南大學(xué)