一种利用脱汞吸附材料处理含汞废水的方法
【专利摘要】本发明提供一种利用脱汞吸附材料处理含汞废水的方法，采用依次相连的多级吸附池对含汞废水进行处理，并借助机械搅拌将含汞废水混合均匀，以提高除汞效率。本发明所述方法能有效处理高、低浓度的含汞废水，使出水达到或低于国家排放标准，进而消除汞随污水外排而造成对周围环境的污染。本发明尤其适合用于电石法聚氯乙烯生产、铅锌矿冶炼、混汞炼金等涉汞行业产生的含汞废水的有效处理。
【专利说明】一种利用脱汞吸附材料处理含汞废水的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于废水处理【技术领域】，涉及一种含汞废水处理方法，特别涉及一种利用 脱汞吸附材料处理含汞废水的方法。
【背景技术】
[0002] 重金属中的汞，是一种剧毒、高挥发性的神经毒物，能在生物体内持续累积，对人 体健康和生态环境的危害性都非常大。近年来，由汞及其化合物所造成的环境污染问题日 益严重。为此，国家针对化工行业含汞废水的排放标准不断提高。但是，现有的除汞工艺已 不能满足排放要求（< 〇. 〇〇5mg/L)，含汞废水的处理方法亟待改进。
[0003] 现有的含汞废水处理工艺主要是化学沉淀-絮凝法和活性炭吸附法。其中，化学 沉淀-絮凝法是以Na 2S或NaHS为沉淀剂，通过硫化反应，使Hg2+离子以HgS沉淀的形式析 出，并以FeS0 4、FeCl2、硅藻土等为混凝剂，以此来处理含汞废水。该法对高浓度含汞废水的 处理效果好、性价比高，因而普遍被企业所采用。但是，经该法处理后，出水汞浓度往往达不 到排放要求；另外，由于絮凝剂等的加入而产生大量含汞污泥，造成二次污染。活性炭吸附 法是利用活性炭的高比表面积优势以及丰富的孔结构将含汞废水中的汞离子及其化合物 吸附固定在材料上，从而达到从含汞废水中去除汞的目的。该法在含汞废水处理领域有一 定的应用。但是，由于活性炭对汞的吸附容量较小，而且其孔结构容易被水中的细小悬浮颗 粒物堵塞，因此，该法只适合用于处理成分单一且浓度较低的含汞废水。为进一步降低废水 中汞的浓度，一些企业将活性炭吸附法与化学沉淀-絮凝法结合起来使用。这种联用处理 工艺，虽然在一定程度上降低了出水中汞的浓度，但是由于活性炭很容易吸附饱和，而且难 再生，活性炭柱的更换频率较高，造成含汞废水处理成本偏高，因而很难被广泛采用。
[0004] 中国发明专利ZL 201110213421. 9和ZL 201110326390. 8分别公布了"一种汞离 子吸附剂"和"一种复合型汞离子吸附剂及其制备方法"。其内容是以壳聚糖、聚乙烯醇和黏 土为原料，制备对汞离子具有很高的吸附容量和较强的吸附选择性的脱汞吸附材料。这两 个发明专利所公布的脱汞吸附材料相对于活性炭而言，具有以下优点：（一）、吸附容量高， 吸附性能好：纯粹聚合物型汞离子吸附剂对汞离子的饱和吸附容量可达585. 90mg/g，黏土 含量达50%的复合型汞离子吸附剂对Hg(II)离子的饱和吸附量可达360. 73mg/g ;(二）、 吸附性能受溶液酸碱度的影响小：所公布的脱汞吸附材料在PH值较低和较高条件下对汞 离子均具有非常好的吸附性能，可以满足实际工艺需求；（三）、生产成本低，便于大规模推 广应用；（四）再生性能好，可以重复使用。这些优点决定了上述发明专利所述的脱汞吸附 材料有望代替活性炭，并被广泛应用于含汞废水处理领域。
[0005] 因此，在现有文献的基础上，开发一种利用脱汞吸附材料处理含汞废水的方法，简 化含汞废水处理工艺流程、降低废水处理成本，进而消除汞随污水外排对周围环境造成的 污染。
【发明内容】
[0006] 本发明目的在于，针对现有含汞废水处理方法尤其是活性炭吸附法所存在的吸附 性能差、吸附柱更换频率高、废水处理成本高、存在二次污染等方面的缺点，提供一种利用 脱汞吸附材料处理含汞废水的方法。该方法采用依次相连的多级吸附池对含汞废水进行处 理，并借助机械搅拌将含汞废水混合均匀，以提高除汞效率。本发明所述方法能有效处理 高、低浓度的含汞废水，使出水达到或低于国家排放标准，进而消除汞随污水外排而造成对 周围环境的污染。本发明尤其适合用于电石法聚氯乙烯生产、铅锌矿冶炼、混汞炼金等涉汞 行业产生的含汞废水的有效处理。
[0007] 本发明所述的一种利用脱汞吸附材料处理含汞废水的方法，采用依次相连的一级 吸附池、二级吸附池、三级吸附池和四级吸附池对含汞废水进行处理，并借助机械搅拌使含 汞废水与脱汞吸附材料混合均匀，以提高除汞效率，具体操作按下列步骤进行：
[0008] a、将含汞废水收集到一级吸附池，通过pH计检测废水的pH值，控制含汞废水的pH 在2-10范围；
[0009] b、向盛有含汞废水的一级吸附池中投加颗粒状脱汞吸附材料，并借助机械搅拌使 含汞废水与脱汞吸附材料混合均匀，间歇搅拌吸附〇. 5_24h，以便汞能够更好的与脱汞吸附 材料接触并发生反应，从而吸附固定在材料上；
[0010] c、检测吸附后一级吸附池中废水的汞浓度，若汞浓度小于0. 005mg/L，则直接排 放；若汞浓度大于〇. 〇〇5mg/L时，则需打开阀门将废水输送入二级吸附池内；
[0011] d、向盛有含汞废水的二级吸附池中投加颗粒状脱汞吸附材料，并借助机械搅拌使 含汞废水与脱汞吸附材料混合均匀，间歇搅拌吸附0. 5-24h，检测二级吸附池中废水的汞浓 度，若汞浓度小于〇. 〇〇5mg/L，则直接排放；若汞浓度大于0. 005mg/L时，则需打开阀门将废 水输送入三级吸附池内；
[0012] e、向盛有含汞废水的三级吸附池中投加颗粒状脱汞吸附材料，并借助机械搅拌使 含汞废水与脱汞吸附材料混合均匀，间歇搅拌吸附0. 5-24h，检测三级吸附池中废水的汞浓 度，若汞浓度小于〇. 〇〇5mg/L，则直接排放；若汞浓度大于0. 005mg/L时，则需打开阀门将废 水输送入四级吸附池内；
[0013] f、向盛有含汞废水的四级吸附池中投加颗粒状脱汞吸附材料，并借助机械搅拌使 含汞废水与脱汞吸附材料混合均匀，间歇搅拌吸附0. 5-24h，检测四级吸附池中废水的汞浓 度，若汞浓度小于〇. 〇〇5mg/L，则直接排放。
[0014] 所述的含汞废水处理方法中，吸附池的级数可根据实际处理需要自行增减。
[0015] 所述的含汞废水处理方法中，投放于各级吸附池中的脱汞吸附材料能处理多个批 次的含汞废水，直至材料吸附饱和失效后，需将脱汞吸附材料从吸附池中滤出，并更换新的 脱汞吸附材料。
[0016] 所述的含汞废水处理方法中，所使用的脱汞吸附材料是由壳聚糖、聚乙烯醇和黏 土制备而成，为粉体颗粒状物，粒径为10-200目。
[0017] 所述的含汞废水处理方法中，所使用的脱汞吸附材料在吸附达到饱和之后进行脱 附再生，洗脱剂为体积百分比浓度为5% -30%的盐酸溶液、硝酸溶液或硫酸溶液，或浓度 为0. 1-1. 0摩尔/升的硫脲溶液。
[0018] 本发明所述的一种利用脱汞吸附材料处理含汞废水的方法，是利用脱汞吸附材料 上所含的氨基、酰胺基、C = N等官能团对汞离子的优异螯合性能，将汞离子及其化合物吸 附固定在材料上，从而实现从废水中彻底清除汞的目的。该处理方法在本质上属于吸附法， 但该方法不同于传统的活性炭吸附法。首先，活性炭对汞离子等污染物的吸附主要是物理 吸附作用，而本发明中所使用的脱汞吸附材料对汞离子的吸附则主要是化学吸附作用；其 次，活性炭吸附法的除汞效率低，废水处理成本高，而本发明所使用的脱汞吸附材料对汞离 子的吸附性能好、去除效率高，废水处理成本较低；再次，活性炭再生困难，易产生二次污 染，而本发明所使用的脱汞吸附材料可再生、可生物降解，不产生二次污染。
[0019] 本发明所述的一种利用脱汞吸附材料处理含汞废水的方法既可用于高浓度含汞 废水的处理，也可用于低浓度含汞废水的深度净化。该法尤其适合用于电石法聚氯乙烯生 产、铅锌矿冶炼、混汞炼金等行业产生的含汞废水的有效处理。
[0020] 本发明所述的一种利用脱汞吸附材料处理含汞废水的方法，其主要优点和效果表 现在以下几个方面：
[0021] (1)工艺简单，操作简便。采用该方法处理含汞废水时，无需进行沉淀、絮凝等前处 理，处理工艺简单，操作简便。
[0022] (2)处理效果好，汞的去除效率高。采用该方法处理浓度低于0. 05mg/L的含汞 废水时，只需经过两级吸附池吸附处理即可使废水中汞的浓度降至0. 〇〇lmg/L以下，除汞 效率高于98% ;采用该方法处理浓度低于lmg/L的含汞废水时，只需经过三级吸附池吸 附处理即可使水体中汞浓度降至0. 004mg/L以下，除汞效率高于99% ;采用该方法处理 浓度低于l〇mg/L的含汞废水时，只需经过四级吸附池吸附处理即可使水体中汞浓度降至 0· 005mg/L以下，除汞效率高于99. 9%。
[0023] (3)材料可重复使用，废水处理成本低。该含汞废水处理方法所使用的脱汞吸附材 料自身的生产成本相对较低，而且，材料在达到吸附饱和之后，可以用洗脱剂对其进行脱附 再生，重复使用，这使废水处理成本大大降低。
[0024] (4)材料可生物降解，不产生二次污染。本发明所使用的脱汞吸附材料是一种可生 物降解型材料，材料完全失效后可以自然生物降解，从而有效避免了二次污染隐患。
[0025] 本发明所述方法相对于活性炭吸附法和絮凝沉淀法而言，其处理效果更好，操作 更加简便；相对于发明专利201110379128. X所述的"含汞废酸和废水的除汞和汞回收工 艺"而言，其应用领域更广，工艺更加简单，废水处理成本更低。因此，具有非常好的市场推 广、应用前景。
【专利附图】
【附图说明】
[0026] 图1为本发明的工艺流程图。
【具体实施方式】
[0027] 为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结 合具体图示进一步阐述本发明。
[0028] 参照图1，一种利用脱汞吸附材料处理含汞废水的方法，采用依次相连的一级吸附 池、二级吸附池、三级吸附池、四级吸附池对含汞废水进行处理，并借助机械搅拌使含汞废 水与脱汞吸附材料混合均匀，以提高除汞效率，处理步骤如下：
[0029] a、将含汞废水收集到一级吸附池，通过pH计检测废水的pH值，控制含汞废水的pH 在2-10范围；
[0030] b、向盛有含汞废水的一级吸附池中投加颗粒状脱汞吸附材料，并借助机械搅拌使 含汞废水与脱汞吸附材料混合均匀，间歇搅拌吸附〇. 5_24h，含汞废水中的汞离子与脱汞吸 附材料上的官能团发生相互作用，从而吸附在材料颗粒表面，其反应式如下：
[0031]
【权利要求】
1. 一种利用脱汞吸附材料处理含汞废水的方法，其特征在于采用依次相连的一级吸附 池、二级吸附池、三级吸附池和四级吸附池对含汞废水进行处理，并借助机械搅拌使含汞废 水与脱汞吸附材料混合均匀，以提高除汞效率，具体操作按下列步骤进行： a、 将含汞废水收集到一级吸附池，通过pH计检测废水的pH值，控制含汞废水的pH在 2-10范围； b、 向盛有含汞废水的一级吸附池中投加颗粒状脱汞吸附材料，并借助机械搅拌使含汞 废水与脱汞吸附材料混合均匀，间歇搅拌吸附〇. 5-24 h，以便汞能够更好的与脱汞吸附材 料接触并发生反应，从而吸附固定在材料上； c、 检测吸附后一级吸附池中废水的汞浓度，若汞浓度小于0. 005 mg/L，则直接排放；若 汞浓度大于0.005 mg/L时，则需打开阀门将废水输送入二级吸附池内； d、 向盛有含汞废水的二级吸附池中投加颗粒状脱汞吸附材料，并借助机械搅拌使含汞 废水与脱汞吸附材料混合均匀，间歇搅拌吸附〇. 5-24 h，检测二级吸附池中废水的汞浓度， 若汞浓度小于〇. 005 mg/L，则直接排放；若汞浓度大于0. 005 mg/L时，则需打开阀门将废 水输送入三级吸附池内； e、 向盛有含汞废水的三级吸附池中投加颗粒状脱汞吸附材料，并借助机械搅拌使含汞 废水与脱汞吸附材料混合均匀，间歇搅拌吸附〇. 5-24 h，检测三级吸附池中废水的汞浓度， 若汞浓度小于〇. 005 mg/L，则直接排放；若汞浓度大于0. 005 mg/L时，则需打开阀门将废 水输送入四级吸附池内； f、 向盛有含汞废水的四级吸附池中投加颗粒状脱汞吸附材料，并借助机械搅拌使含汞 废水与脱汞吸附材料混合均匀，间歇搅拌吸附〇. 5-24 h，检测四级吸附池中废水的汞浓度， 若萊浓度小于0.005 mg/L，则直接排放。
2. 根据权利要求1所述的一种利用脱汞吸附材料处理含汞废水的方法，其特征在于吸 附池的级数根据实际处理需要自行增减。
3. 根据权利要求1所述的一种利用脱汞吸附材料处理含汞废水的方法，其特征在于， 投放于各级吸附池中的脱汞吸附材料能处理多个批次的含汞废水，直至材料吸附饱和失效 后，需将脱汞吸附材料从吸附池中滤出，并更换新的脱汞吸附材料。
4. 根据权利要求1所述的一种利用脱汞吸附材料处理含汞废水的方法，其特征在于， 所使用的脱汞吸附材料是由壳聚糖、聚乙烯醇和黏土制备而成，为粉体颗粒状物，粒径为 10-200 目。
5. 根据权利要求1所述的一种利用脱汞吸附材料处理含汞废水的方法，其特征在于， 所使用的脱汞吸附材料在吸附达到饱和之后进行脱附再生，洗脱剂为体积百分比浓度为 5%-30%的盐酸溶液、硝酸溶液或硫酸溶液，或浓度为0. 1-1. 0摩尔/升的硫脲溶液。
【文档编号】C02F1/28GK104445675SQ201410592365
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年10月28日 优先权日:2014年10月28日
【发明者】王晓焕 申请人:中国科学院新疆理化技术研究所