一种含重金属废酸的扩散渗析－电沉积联合处理的方法与流程

本发明属于废水处理技术领域，具体地说，涉及一种含金属离子酸性废液的处理与资源化方法，更具体地说，涉及一种利用扩散渗析与电沉积集成装置提取含重金属酸性废液中的酸和重金属的方法。

背景技术：

在钛材、钢铁、电镀、印刷线路板等行业中，通常采用盐酸、硫酸等无机酸来清洗金属表面或使用盐酸、硫酸等无机酸来再生树脂，因此会有大量含金属离子的酸性废液产生。对于这些酸性废液如果不进行适当处理而直接排放，不仅会对环境造成污染，同时也浪费了自然资源。目前虽然有一些用于处理这类废液的方法，其中包括：投药中和、酸碱废水相互中和、过滤中和等，但这些方法还不能够充分有效地回收可利用的物质，且存在成本太高、容易产生二次污染等问题。

目前，从酸性废液中回收酸资源和重金属的方法主要有中和沉淀、电渗析、离子交换法等。如中国专利申请号为200910184187.4，申请公开日为2010年02月10日的专利申请文件公开了一种含铁废盐酸的分离净化与回收利用的方法，该方法包括以下步骤：(1)铁铸件废盐酸洗液经过砂滤，滴加氧化剂；(2)氧化后的洗液通过装填有强碱性阴离子交换树脂吸附塔；(3)处理后的流出液可添加工业浓盐酸，增浓HCl浓度后返回生产工序。但这种方法对于重金属含量较高的酸性废液并不适用，且只适用于含铁废酸，对于其他含铜、含镍废水则不适用。中国专利申请号为201410577338.3，申请公开日为2015年01月28日的专利申请文件公开了一种不锈钢酸洗废酸液与废水处理的资源化利用方法，提出采用石灰作中和剂分级沉淀处理废酸液及冲洗废水，沉淀得到的硫酸钙或氟化钙或其混合物，可用作水泥填料或制砖或建材适用。该法对药剂投加要求较高，操作复杂，且废液中的重金属离子并没得到回收。目前，在含重金属废酸回收领域，扩散渗析法得到了较多的应用，如中国专利申请号为201210015221.7，申请公开日为2012年01月18日的专利申请文件公开了一种含金属离子酸性废液的扩散渗析与电渗析集成处理方法，采用一个缓冲罐将扩散渗析装置和电渗析装置联系起来形成一个进行含金属离子酸性废液处理的集成装置。利用电渗析装置的浓缩淡化能力淡化扩散渗析过程的渗析液，再将淡化的渗析液作为扩散渗析过程的接受液，使扩散渗析装置接受液一侧的溶液得到了循环使用，减少扩散渗析过程中水的消耗量，但是对于经扩散渗析处理后产生的含金属离子残液的处理问题却没有提及。目前对含重金属废酸处理的方法主要是集中在回收其中酸资源，对于回收其中的重金属报道较少，这方面的技术匮乏，因此亟需针对含重金属废酸液高效处理的新技术和新方法。

技术实现要素：

1.要解决的问题

针对目前处理重金属废酸液的方法存在二次污染严重、处理成本高以及重金属无法有效的回收等问题，本发明提供一种利用扩散渗析与电沉积集成装置提取含重金属酸性废液中的酸和重金属的方法。利用扩散渗析装置的分离酸能力将含金属离子废酸液中的酸和金属离子分开，得到回收酸的同时，也降低了废液中的酸浓度，再将经酸分离后的废液作为电沉积装置的接受液，回收其中的金属。

2.技术方案

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种利用扩散渗析-电沉积联合装置回收含重金属酸性废液中酸和重金属的方法，其步骤为：

1)分别往扩散渗析装置的两个接收罐中灌入自来水和含重金属酸性废液；

2)将步骤1中的自来水和含重金属酸性废液分别流入扩散渗析装置；

3)待步骤2中自来水和废酸液停留一段时间后，流出装置分别成为回收酸及扩散渗析残液；

4)将步骤3中的扩散渗析残液流入中间水槽中，调节pH至2左右；

5)将步骤4中的扩散渗析残液泵入电沉积装置中，以合适的电压进行电沉积，回收其中的重金属，出水经离子交换深度处理后排放，离子交换树脂饱和后再生产生的脱附液可以再进入扩散渗析-电沉积联合装置循环处理；

优选地，所述的含重金属废酸液中重金属的含量为3-30g/L，酸含量是3-15％。

优选地，所述的重金属为二价金属离子，包括铜离子、镍离子和锌离子。

优选地，所述的酸为硫酸或盐酸。

优选地，所述的步骤1)中往接收罐中灌注自来水至占罐体体积的10-90％；往酸性废液罐中灌注的含金属离子酸性废液至占罐体体积的10-90％。

优选地，所述步骤3)中扩散渗析装置运行稳定时间为90-120min，扩散渗析流速为0.6-0.8L/(s.m2)，扩散液和渗析液流速比为1。

优选地，所述步骤4)中扩散渗析装置单独运行时间为60-120min后，调节中间缓冲罐中渗析残液的pH为2-3。

优选地，所述步骤5)中电沉积装置槽电压维持在9-11V，进水流量保持在0.8-1.2L/h。

3.有益效果

相比于现有技术，本发明的有益效果为：

(1)本发明可以有效地回收电镀废水退镀槽液或离子交换脱附液中的酸与重金属，适用于电镀行业或PCB行业中用离子交换法处理含重金属废水产生的树脂脱附液或镀铜、镀镍等的退镀槽液；

(2)本发明采用的扩散渗析-电沉积联合工艺是一种新型工艺，其不仅能够回收酸，且克服了一般扩散渗析法产生残液难处理的缺陷，极具经济性、高效性；

(3)本发明可采用自动控制系统进行废水处理，节省人力，具有广阔的应用前景。

附图说明：

图1为本发明的由板框式扩散渗析装置和电沉积装置集成的处理装置及其处理模拟含重金属废酸的工艺流程图；

图1中，1板框式扩散渗析装置，2电沉积装置，3自来水储罐，4含重金属废酸罐，5回收酸罐，6残液罐，7直流电源，8缓冲罐，9阳极板，10阴极板，11pH测量仪，12潜水泵，13潜水泵。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明进一步进行描述。

实施例1

将1L自来水罐入自来水储罐3，往废酸罐4中灌注1L组成为0.8mol/L CuSO₄和0.6mol/L H₂SO₄的模拟电镀行业含铜树脂脱附液；调节扩散渗析装置1的流速分别为0.3L/(h.m²)。在扩散渗析装置1运行90min达到稳定后，开启直流电源7运行电沉积装置2，设置槽电压为9V，流量为1L/h，之后保持板框式扩散渗析装置1和电沉积装置2一起运行。经检测：经联合工艺处理后，酸回收率为82.2％，铜回收率为99.2％。

实施例2

将1L自来水罐入自来水罐，往废酸罐中灌注1L组成为1.6mol/L CuSO₄和0.6mol/L H₂SO₄的模拟电镀行业含铜树脂脱附液；调节扩散渗析的流速分别为0.6L/(h.m²)。在扩散渗析装置运行90min达到稳定后，开启直流电源运行电沉积装置，设置槽电压为9V，流量为1L/h，之后保持板框式扩散渗析装置和电沉积装置一起运行。经检测：经联合工艺处理后，酸回收率为92.1％，铜回收率为99.2％。

实施例3

将1L自来水罐入自来水罐，往废酸罐中灌注1L组成为3.2mol/L CuSO₄和0.6mol/L H₂SO₄的模拟电镀行业含铜树脂脱附液；调节扩散渗析的流速分别为1.2L/(h.m²)。在扩散渗析装置运行90min达到稳定后，开启直流电源运行电沉积装置，设置槽电压为9V，流量为1L/h，之后保持板框式扩散渗析装置和电沉积装置一起运行。经检测：经联合工艺处理后，酸回收率为92.3％，铜回收率为99.2％。

实施例4

将1L自来水罐入自来水罐，往废酸罐中灌注1L组成为0.8mol/L CuSO₄和1.2mol/L H₂SO₄的模拟电镀行业含铜树脂脱附液；调节扩散渗析的流速分别为0.6L/(h.m²)。在扩散渗析装置运行90min达到稳定后，开启直流电源运行电沉积装置，设置槽电压为9V，流量为1L/h，之后保持板框式扩散渗析装置和电沉积装置一起运行。经检测：经联合工艺处理后，酸回收率为84.2％，铜回收率为99.2％。

实施例5

将1L自来水罐入自来水罐，往废酸罐中灌注1L组成为1.6mol/L CuSO₄和1.2mol/L H₂SO₄的模拟电镀行业含铜树脂脱附液；调节扩散渗析的流速分别为1.2L/(h.m²)。在扩散渗析装置运行90min达到稳定后，开启直流电源运行电沉积装置，设置槽电压为9V，流量为1L/h，之后保持板框式扩散渗析装置和电沉积装置一起运行。经检测：经联合工艺处理后，酸回收率为90.7％，铜回收率为99.2％。

实施例6

将1L自来水罐入自来水罐，往废酸罐中灌注1L组成为3.2mol/L CuSO₄和1.2mol/L H₂SO₄的模拟电镀行业含铜树脂脱附液；调节扩散渗析的流速分别为0.3L/(h.m²)。在扩散渗析装置运行90min达到稳定后，开启直流电源运行电沉积装置，设置槽电压为9V，流量为1L/h，之后保持板框式扩散渗析装置和电沉积装置一起运行。经检测：经联合工艺处理后，酸回收率为85.1％，铜回收率为99.2％。

实施例7

将1L自来水罐入自来水罐，往废酸罐中灌注1L组成为0.8mol/L CuSO₄和1.8mol/L H₂SO₄的模拟电镀行业含铜树脂脱附液；调节扩散渗析的流速分别为1.2L/(h.m²)。在扩散渗析装置运行90min达到稳定后，开启直流电源运行电沉积装置，设置槽电压为9V，流量为1L/h，之后保持板框式扩散渗析装置和电沉积装置一起运行。经检测：经联合工艺处理后，酸回收率为77.4％，铜回收率为99.2％。

实施例8

将1L自来水罐入自来水罐，往废酸罐中灌注1L组成为3.2mol/L CuSO₄和1.8mol/L H₂SO₄的模拟电镀行业含铜树脂脱附液；调节扩散渗析的流速分别为0.3L/(h.m²)。在扩散渗析装置运行90min达到稳定后，开启直流电源运行电沉积装置，设置槽电压为9V，流量为1L/h，之后保持板框式扩散渗析装置和电沉积装置一起运行。经检测：经联合工艺处理后，酸回收率为75.8％，铜回收率为99.2％。

实施例9

将1L自来水罐入自来水罐，往废酸罐中灌注1L组成为1.6mol/LCuSO₄和1.8mol/L H₂SO₄的模拟电镀行业含铜树脂脱附液；调节扩散渗析的流速分别为0.6L/(h.m²)。在扩散渗析装置运行90min达到稳定后，开启直流电源运行电沉积装置，设置槽电压为9V，流量为1L/h，之后保持板框式扩散渗析装置和电沉积装置一起运行。经检测：经联合工艺处理后，酸回收率为76.5％，铜回收率为99.2％。

实施例10

将1L自来水罐入自来水罐，往废酸罐中灌注1L组成为1.6mol/L CuSO₄和1.2mol/L H₂SO₄的模拟电镀行业含铜树脂脱附液；调节扩散渗析的流速分别为0.6L/(h.m²)。在扩散渗析装置运行90min达到稳定后，开启直流电源运行电沉积装置，设置槽电压为9V，流量为1L/h，之后保持板框式扩散渗析装置和电沉积装置一起运行。经检测：经联合工艺处理后，酸回收率为90.7％，铜回收率为99.2％。

实施例11

将1L自来水罐入自来水罐，往废酸罐中灌注1L组成为1.6mol/L CuSO₄和1.2mol/L H₂SO₄的模拟电镀行业含铜树脂脱附液；调节扩散渗析的流速分别为0.6L/(h.m²)。在扩散渗析装置运行90min达到稳定后，开启直流电源运行电沉积装置，设置槽电压为9V，流量为0.8L/h，之后保持板框式扩散渗析装置和电沉积装置一起运行。经检测：经联合工艺处理后，酸回收率为90.7％，铜回收率为99.5％。

实施例12

将1L自来水罐入自来水罐，往废酸罐中灌注1L组成为1.6mol/L CuSO₄和1.2mol/L H₂SO₄的模拟电镀行业含铜树脂脱附液；调节扩散渗析的流速分别为0.6L/(h.m²)。在扩散渗析装置运行90min达到稳定后，开启直流电源运行电沉积装置，设置槽电压为9V，流量为1.2L/h，之后保持板框式扩散渗析装置和电沉积装置一起运行。经检测：经联合工艺处理后，酸回收率为90.7％，铜回收率为93.2％。

实施例13

将1L自来水罐入自来水罐，往废酸罐中灌注1L组成为1.6mol/L CuSO₄和1.2mol/L H₂SO₄的模拟电镀行业含铜树脂脱附液；调节扩散渗析的流速分别为0.6L/(h.m²)。在扩散渗析装置运行90min达到稳定后，开启直流电源运行电沉积装置，设置槽电压为6V，流量为1L/h，之后保持板框式扩散渗析装置和电沉积装置一起运行。经检测：经联合工艺处理后，酸回收率为90.7％，铜回收率为74.3％。

实施例14

将1L自来水罐入自来水罐，往废酸罐中灌注1L组成为1.6mol/L CuSO₄和1.2mol/L H₂SO₄的模拟电镀行业含铜树脂脱附液；调节扩散渗析的流速分别为0.6L/(h.m²)。在扩散渗析装置运行90min达到稳定后，开启直流电源运行电沉积装置，设置槽电压为6V，流量为0.8L/h，之后保持板框式扩散渗析装置和电沉积装置一起运行。经检测：经联合工艺处理后，酸回收率为90.7％，铜回收率为75.8％。

实施例15

将1L自来水罐入自来水罐，往废酸罐中灌注1L组成为1.6mol/L CuSO₄和1.2mol/L H₂SO₄的模拟电镀行业含铜树脂脱附液；调节扩散渗析的流速分别为0.6L/(h.m²)。在扩散渗析装置运行90min达到稳定后，开启直流电源运行电沉积装置，设置槽电压为6V，流量为1.2L/h，之后保持板框式扩散渗析装置和电沉积装置一起运行。经检测：经联合工艺处理后，酸回收率为90.7％，铜回收率为63.2％。

实施例16

将1L自来水罐入自来水罐，往废酸罐中灌注1L组成为1.6mol/L CuSO₄和1.2mol/L H₂SO₄的模拟电镀行业含铜树脂脱附液；调节扩散渗析的流速分别为0.6L/(h.m²)。在扩散渗析装置运行90min达到稳定后，开启直流电源运行电沉积装置，设置槽电压为3V，流量为1L/h，之后保持板框式扩散渗析装置和电沉积装置一起运行。经检测：经联合工艺处理后，酸回收率为90.7％，铜回收率为58.4％。

实施例17

将1L自来水罐入自来水罐，往废酸罐中灌注1L组成为1.6mol/L CuSO₄和1.2mol/L H₂SO₄的模拟电镀行业含铜树脂脱附液；调节扩散渗析的流速分别为0.6L/(h.m²)。在扩散渗析装置运行90min达到稳定后，开启直流电源运行电沉积装置，设置槽电压为3V，流量为0.8L/h，之后保持板框式扩散渗析装置和电沉积装置一起运行。经检测：经联合工艺处理后，酸回收率为90.7％，铜回收率为61.3％。

实施例18

将1L自来水罐入自来水罐，往废酸罐中灌注1L组成为1.6mol/L CuSO₄和1.2mol/L H₂SO₄的模拟电镀行业含铜树脂脱附液；调节扩散渗析的流速分别为0.6L/(h.m²)。在扩散渗析装置运行90min达到稳定后，开启直流电源运行电沉积装置，设置槽电压为3V，流量为1.2L/h，之后保持板框式扩散渗析装置和电沉积装置一起运行。经检测：经联合工艺处理后，酸回收率为90.7％，铜回收率为55.6％。

实施例19

将1L自来水罐入自来水罐，往废酸罐中灌注1L组成为1.6mol/L NiSO₄和0.6mol/L H₂SO₄的模拟电镀行业含镍树脂脱附液；调节扩散渗析的流速分别为0.6L/(h.m²)。在扩散渗析装置运行90min达到稳定后，开启直流电源运行电沉积装置，设置槽电压为9V，流量为1L/h，之后保持板框式扩散渗析装置和电沉积装置一起运行。经检测：经联合工艺处理后，酸回收率为83.6％，镍回收率为83.8％。

实施例20

将1L自来水罐入自来水罐，往废酸罐中灌注1L组成为1.6mol/L ZnSO₄和0.6mol/L H₂SO₄的模拟电镀行业含锌树脂脱附液；调节扩散渗析的流速分别为0.6L/(h.m²)。在扩散渗析装置运行90min达到稳定后，开启直流电源运行电沉积装置，设置槽电压为9V，流量为1L/h，之后保持板框式扩散渗析装置和电沉积装置一起运行。经检测：经联合工艺处理后，酸回收率为92.1％，锌回收率为56.8％。

实施例21

将1L自来水罐入自来水罐，往废酸罐中灌注1L组成为1.6mol/L CuCl₂和1.2mol/L HCl的模拟电镀行业含铜树脂脱附液；调节扩散渗析的流速分别为0.6L/(h.m²)。在扩散渗析装置运行90min达到稳定后，开启直流电源运行电沉积装置，设置槽电压为9V，流量为1L/h，之后保持板框式扩散渗析装置和电沉积装置一起运行。经检测：经联合工艺处理后，酸回收率为91.5％，铜回收率为99.2％。

实施例22

将1L自来水罐入自来水罐，往废酸罐中灌注1L组成为1.6mol/LNiCl₂和1.2mol/L HCl的模拟电镀行业含镍树脂脱附液；调节扩散渗析的流速分别为0.6L/(h.m²)。在扩散渗析装置运行90min达到稳定后，开启直流电源运行电沉积装置，设置槽电压为9V，流量为1L/h，之后保持板框式扩散渗析装置和电沉积装置一起运行。经检测：经联合工艺处理后，酸回收率为90.5％，镍回收率为80.8％。

实施例23

将1L自来水罐入自来水罐，往废酸罐中灌注1L组成为1.6mol/L ZnCl₂和1.2mol/L HCl的模拟电镀行业含锌树脂脱附液；调节扩散渗析的流速分别为0.6L/(h.m²)。在扩散渗析装置运行90min达到稳定后，开启直流电源运行电沉积装置，设置槽电压为9V，流量为1L/h，之后保持板框式扩散渗析装置和电沉积装置一起运行。经检测：经联合工艺处理后，酸回收率为88.7％，锌回收率为51.5％。

联合工艺处理含重金属废酸液的结果