(10)申请公布号 CN 102198968 A (43)申请公布日 2011.09.28
C N 102198968 A
*CN102198968A*
(21)申请号 201010141274.4(22)申请日 2010.03.25
C02F 1/52(2006.01)C02F 1/58(2006.01)C02F 1/62(2006.01)
C02F 101/20(2006.01)C02F 103/16(2006.01)
(71)申请人崔涛
地址100102 北京市朝阳区望京西园222号
星源国际D 座2901(72)发明人崔涛
(74)专利代理机构北京市浩天知识产权代理事
务所 11276
代理人刘云贵(54)发明名称
本发明涉及一种重金属及砷离子的络合药剂，包括氢氧化钠、硫、聚丙烯酸钠、铝酸钠和淀粉，按重量计，所述各物质的配比为：1～3∶1～2.5∶0.001～0.1∶0.001～0.3∶0.001～0.3。本发明还涉及一种制备重金属及砷离子的络合药剂的方法，包括：将1～3重量份的氢氧化钠配制成溶液，加热；控制碱溶液温度至90～105℃，加入1～2.5重量份的硫磺，搅拌至充分溶解；将重量份分别为0.001～0.1，0.001～0.3，0.001～0.3的聚丙烯酸钠、淀粉、铝酸钠加入溶液中充分反应。本发明的络合剂能够直接在含酸量1％～10％的废水中与金属离子及砷发生反应，结合成不溶于水的络合盐达到去除砷及重金属离子的目的，使用时不需要调节pH 值以及无需再添加有机或无机絮凝剂，降低了运行成本。
(51)Int.Cl.
(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
权利要求书 1 页 说明书 6 页 附图 1 页
1.一种重金属及砷离子的络合药剂，包括氢氧化钠、硫、聚丙烯酸钠、淀粉和铝酸钠，按重量计，所述各物质的配比为：1～3∶1～
2.5∶0.001～0.1∶0.001～0.3∶0.001～0.3。
2.一种制备如权利要求1所述的重金属及砷离子的络合药剂的方法，包括：
1)将含1-3重量份的氢氧化钠的溶液加热；
2)控制氢氧化钠溶液温度至90～105℃，加入1-2.5重量份的硫磺，搅拌至充分溶解；
3)将重量份分别为0.001-0.1，0.001-0.3，0.001-0.3的聚丙烯酸钠、淀粉、铝酸钠混合后加入步骤2)所得溶液中充分反应。
3.一种制备如权利要求1所述的重金属及砷离子的络合药剂的方法，包括：
1)将含1-3重量份氢氧化钠的溶液，与1-2.5重量份硫磺混合，然后加热至90～105℃搅拌直至硫磺充分溶解；
2)将重量份分别为0.001-0.1，0.001-0.3，0.001-0.3的聚丙烯酸钠、淀粉、铝酸钠加入步骤1)所得溶液中充分反应。
4.一种制备如权利要求1所述的重金属及砷离子的络合药剂的方法，包括：
1)将1-3重量份的片氢氧化钠与1-2.5重量份硫磺混合，加热至溶解；
2)将步骤1)所得混合液冷凝成固状；
3)加入重量份分别为0.001-0.1，0.001-0.3，0.001-0.3的聚丙烯酸钠、淀粉、铝酸钠固体混合均匀；
4)在步骤3)所得混合物中加入水形成溶液。
5.一种如权利要求1所述的重金属及砷离子的络合药剂的使用方法为：将权利要求1所述的重金属及砷离子的络合药剂与重金属废水混合反应，静置沉淀，上清液导入生产系统回用，底泥进行污泥脱水处理，脱泥水导入药剂与废水的混合物中循环回用。 一种重金属及砷离子的络合药剂，其制备方法以及使用方
法
技术领域
[0001] 本发明属于环保技术领域，涉及一种重金属及砷离子络合药剂，其制备方法以及使用方法，更具体的说是一种能够直接在含酸量1％～10％的废水中去除砷及重金属离子的药剂，其制备方法以及使用这种药剂在不经过pH值调节的情况下直接去除废水中砷及重金属的方法。
背景技术
[0002] 近年来，铅中毒、重金属及砷污染等恶性事件频繁发生。已成为威胁人类健康和生命安全的重大环境问题。冶炼烟气制酸企业在生产过程中烟气回收产生的废水中含有高浓度的酸、重金属以及砷，需要进行处理才能进行排放。由于目前已知的络合药剂和絮凝剂必须在碱性条件下才能与水中的重金属离子发生反应，因此通常采用两段石灰铁盐氧化的处理方法处理废水中的砷及重金属离子，就是通过在废水中投加大量的石灰乳液来调节水中的pH值为12左右时投加铁盐或其他络合药剂氧化处理，处理后的废水虽然砷及重金属指标能够达到国家排放标准，但是由于硬度过高无法进行回用，因此处理后的出水需要再经pH调节到国家规定排放标准的6～9后进行排放。另外，这种传统处理方法处理成本很高，需要先用大量石灰乳液将高含酸量的烟气制酸废水pH调节到12左右，处理后又需要用酸将pH调节到排放标准进行排放；处理过程产生了大量含砷及重金属的石灰渣，由于渣中金属含量较低，因此无法回用只能堆
放在渣场，就造成了二次污染问题。
发明内容
[0003] 本发明的目的是提供一种重金属离子络合药剂以及使用这种药剂在不经过pH调节的情况下直接去除废水中砷及重金属的方法。本药剂突破了现有络合药剂必须在碱性条件下才能与废水中的重金属离子发生反应的限制，能够直接在含酸量1％～10％的废水中与砷及重金属离子发生反应，结合成不溶于水的络合盐，达到重金属离子络合沉淀的作用。这样就能够克服现有处理工艺用大量石灰乳液调节pH值所带来的处理成本高以及废渣堆存的二次污染问题。使用本药剂进行处理无需进行pH多次调节，可以有效降低处理成本，同时由于不用石灰乳液进行pH调节因此不会增加废水的硬度，从而处理后的废水可以进入原系统重复利用，处理过程产生的金属络合盐金属含量高可以再次回收冶炼，避免了渣场堆放的二次污染问题，真正实现节能减排的目标。使用本药剂的处理方法流程图见图1。
[0004] 本发明提供一种重金属及砷离子络合药剂，其制备方法以及重金属离子及砷络合药剂以及含酸重金属废水的无需调节pH值直接进行络合处理的工艺过程。
[0005] 本发明提供的重金属离子络合药剂，其特征是，包括氢氧化钠、硫、聚丙烯酸钠、淀粉、铝酸钠；所述氢氧化钠、硫、聚丙烯酸钠、淀粉、铝酸钠重量比范围为：1～3∶1～2.5∶0.001～0.1∶0.001～0.3∶0.001～0.3。其中溶液中氢氧化钠和硫为主要成
分，其他为活性改性成分。所有原料均市售可得，或者通过现有技术中的方法制备得到。[0006] 所述的重金属离子络合剂的制备方法，其特征在于，包括以下两种制备过程：[0007] 1.使用液碱产品或片碱产品溶解成烧碱溶液
[0008] a)在反应釜里加入含相应比例氢氧化钠的氢氧化钠溶液，进行加热。
[0009] b)控制反应釜的温度到90～105℃后投加相应比例的硫磺，搅拌至硫磺充分溶解。
[0010] c)以上两步也可按照如下过程进行：将含相应比例氢氧化钠的氢氧化钠溶液与硫磺混合，然后在反应釜加热到90～105℃搅拌直至硫磺充分溶解。
[0011] d)将相应比例的聚丙烯酸钠、淀粉、铝酸钠缓慢的投加到反应釜内的步骤b)或步骤c)的溶液中搅拌，使其充分混合均匀反应。
[0012] 该方法中所使用的氢氧化钠溶液可以使用片碱溶解而成，也可以直接使用市售的固定浓度的氢氧化钠溶液，此溶液并无浓度限制，即使是饱和溶液也可以使用。
[0013] 其中，步骤d)在溶液冷却后再加入或直接聚丙烯酸钠、淀粉、铝酸钠等物质，所产生的产品效能相同。
[0014] 2.使用固态片碱产品
[0015] a)将相应比例的片碱与硫磺混合，然后在反应釜加热溶解形成混合液状，冷凝后成固状。
[0016] b)加入相应比例的聚丙烯酸钠、淀粉、铝酸钠固体混合均匀。
[0017] c)加入水形成溶液使用。
[0018] 使用这种重金属及砷离子络合药剂处理重金属废水的方法为：将冶炼烟气制酸系统等生产系统排出的含酸量1％～10％的重金属废水与药剂按照适当比例在管式反应器中混合反应(或混合后进入搅拌反应池反应)，反应完成后产物进行沉淀，沉淀上清液回冶炼烟气制酸系统等生产系统回用，底泥进入污泥脱水系统脱水，脱泥水返回前端管式反应器或搅拌反应池，低含水重金属泥则与矿石混拌后回炉冶炼，可再次提取金属成分。[0019] 当使用该药剂时，可以根据废水的成分确定药剂的使用量，这样能够将药剂的效果发挥到最佳。
[0020] 本发明的特点是：
[0021] 1.按照制备流程产生的重金属离子络合剂能够直接在含酸量1％～10％的废水中与金属离子及砷发生反应，结合成不溶于水的络合盐达到去除砷及重金属离子的目的。[0022] 2.可利用原有的处理设施，在使用该药剂时不需要调节pH值以及无需再添加有机或无机絮凝剂，降低运行成本。
[0023] 3.解决了老旧废水处理工艺当中产生大量石灰渣的处置问题。
[0024] 4.废水中的重金属离子去除率高，与金属离子结合产生的污泥颗粒大、沉降速度快、沉降产生的污泥容易脱水，在工程应用中可以有效地减小沉降池的停留时间，保证出水水质达标的情况下节约沉降池投资。
[0025] 5.经过处理后的废水可回系统循环使用、处理产生的重金属废渣可以于矿石混拌回炉再次冶炼，达到节能减排的目的。
附图说明
[0026] 图1重金属络合药剂处理方法流程图
具体实施方式
[0027] 下面实施例为本发明在某冶炼厂烟气制酸中试数据。所有原料均为市售获得。[0028] 实施例1
[0029] 1)药剂准备
[0030] 在100kg重量分数20％的氢氧化钠溶液中加15kg硫磺后，加热至100℃，搅拌形成溶液，待溶液冷却将聚丙烯酸钠0.68kg，淀粉0.68kg，铝酸钠1.36kg(氢氧化钠、硫、聚丙烯酸钠、淀粉、铝酸钠的重量比例为2∶1.5∶0.068∶0.068∶0.136)加入制备好的溶液中搅拌至充分溶解形成溶液，产品PH值14。
[0031] 2)利用上述重金属离子络合剂产品在室温环境下对含酸量1％(硫酸重量百分含量)的铜冶炼制酸废水进行处理试验，废水中含铜及砷离子。实验时，移取400ml含重金属离子废水置于500ml的烧杯中，打开搅拌器转速为200r/分钟，投加10ml重金属离子络合剂，搅拌40分钟后停止搅拌，静置30分钟后取上清液过滤后分析滤液中的残存重金属离子的浓度。实验结果见表1。
[0032] 表1含酸量1％铜冶炼制酸废水处理效果
[0033]
项目处理前mg/L处理后mg/L排放标准 mg/L
镍 7.32 0.3 1
铅 9.47未检出 1
铜 156.2未检出 1
砷 86.4 0.23 0.5
酸度 1％ 0.96％
PH值 1 1
[0034] 3)利用上述重金属离子络合剂产品在室温环境下对含酸量5％(硫酸重量百分含量)铜冶炼制酸废水进行处理试验，废水中含铜及砷离子。实验时，移取400ml含重金属离子废水置于500ml的烧杯中，打开搅拌器转速为200r/分钟，投加10ml重金属离子络合剂，搅拌40分钟后停止搅拌，静置30分钟后取上清液过滤后分析滤液中的残存重金属离
子的浓度。实验结果见表2。
[0035] 表2含酸量5％铜冶炼制酸废水处理效果
[0036]
项目处理前mg/L处理后mg/L排放标准 mg/L
镍 7.32 0.36 1
铅 9.47未检出 1
铜 426.4 0.63 1
砷 86.4 0.32 0.5
酸度 5％ 4.87％
PH值 1 1
[0037] 4)利用上述重金属离子络合剂产品在室温环境下对含酸量10％(硫酸重量百分含量)铜冶炼制酸废水进行处理试验，废水中含铜及砷离子。实验时，移取400ml含重金属离子废水置于500ml的烧杯中，打开搅拌器转速为200r/分钟，投加10ml重金属离子络合剂，搅拌40分钟后停止搅拌，静置30分钟后取上清液过滤后分析滤液中的残存重金属离子的浓度。实验结果见表3。
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