一种去除冷轧含镍废水中总镍和溶解有机物的方法与流程

本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种高效去除冷轧含镍废水中总镍和溶解有机物的工艺和方法。

背景技术：

冷轧电镀镍工序之后需要用纯水对带钢表面进行冲洗，冲洗带钢后的废水由于还有镍离子和溶解有机物(dissolvedorganicmatter，简称dom)，大多排放至废水站。

到目前为止，还没有针对冷轧含镍废水中总镍和dom的处理工艺。本发明的目的就是根据冷轧含镍的水质水量情况，开发去除冷轧含镍废水中总镍和溶解性有机物的方法技术方案，以绿色工艺和节能减排为主要任务，减少环境污染，积极应对日益严格的环境保护法规。

技术实现要素：

本发明目的在于提供了一种去除冷轧含镍废水中总镍和dom的方法，采用本发明的达标处理方法和系统，运行操作简单，生产处理成本较低，是环境友好型的钢铁废水绿色环保处理工艺。

本发明技术方案如下：

一种去除冷轧含镍废水中总镍和dom的方法，其特征在于，包括如下步骤：。

所述冷轧含镍废水进入改性转炉钢渣吸附塔，在改性转炉钢渣吸附塔中的停留时间为16～32min；改性转炉钢渣吸附剂占改性转炉钢渣吸附塔内部体积的75～88％；

所述改性转炉钢渣吸附剂根据冷轧含镍废水的水质由以下步骤制备而成：(1)所述改性转炉钢渣质量百分比，cao为39.9～51.2％，tfe为12.5～19.8％，sio2为16.9～27.8％，al2o3为2.8～6.7％，mgo为6.3～9.8％，mn为1.7～8.6％，c为1.8～11.2％；球磨后筛选粒径为80～250目，用0.1～0.3mol/l的稀盐酸清洗，然后用0.05～0.08mol/l有稀硫酸清洗，再用电导率为350～620μs/cm工业水清洗；(2)将钢渣放入3.5～4.9mol/l的氯化钠溶液中浸泡8～11小时，取出后在105℃的鼓风干燥箱中干燥；(3)将干燥后的钢渣:颗粒活性炭:氯化铁按质量比11～19:2:1比例充分混合；(4)将混合物放入马弗炉中，按6～8℃/min中的升温的速度加热至380～410℃，然后恒温35～55min，冷却后制备成改性转炉钢渣吸附剂；

冷轧含镍废水经过转炉钢渣吸附塔后进入ph调节池，加入稀盐酸，停留时间为12～18分钟，出水ph6.6～8.2；

经过调节池后，冷轧含镍废水进入改性树脂吸附塔，改性树脂吸附塔中装有乙醇胺改性基螯合树脂，乙醇胺改性螯合树脂占整个改性树脂吸附塔体积的75～90％；冷轧含镍废水经过改性树脂吸附塔后达标排放。

根据本发明所述一种去除冷轧含镍废水中总镍和dom的方法，处理前冷轧含镍废水水质为:总镍为1.7～8.5mg/l，dom为45～67mg/l，ph为6.5～7.9。

进一步，改性转炉钢渣吸附剂的密度为3.15～3.98g/cm³，吸附比表面积为4.11～5.23cm²/kg，稳定性膨胀率为12～15％，大大提高了吸附总铬和dom的能力。

进一步，冷轧含镍废水经过转炉钢渣吸附塔后，出水水质为:总镍为0.4～0.9mg/l，dom为15～27mg/l，ph为8.5～10.1。

根据本发明所述一种去除冷轧含镍废水中总镍和dom的方法，所述乙醇胺改性基螯合树脂根据冷轧含镍废水的特性制备而成：1)聚合反应:将2，4-二羟基苯:甲醛:草酸:柠檬酸按摩尔比1:1.3～1.9:1.4～1.7:0.05～0.12的比例放入反应釜中，反应釜在常压下加热至98～105℃，反应12～20小时；2)螯合树脂的清洗:反应结束后螯合树脂自然冷却至室温，过滤，用二氯甲烷清洗螯合树脂2～3次，用石油醚清洗螯合树脂2～3次，用清水清洗螯合树脂3～5次，然后在50～55℃的鼓风干燥箱内烘干3～4小时；3)聚合物修饰:螯合树脂冷却后，按照螯合树脂:乙醇胺:二氯甲烷体积比1～3:0.2:30～45放入机械搅拌器中，在转速为45～65转/分钟的搅拌器中反应80～100min，反应结束后过滤，在50～55℃的鼓风干燥箱内烘干2小时，冷却后制备得到乙醇胺改性基螯合树脂。

进一步，所述草酸质量分数2％，柠檬酸质量分数5％。

进一步，乙醇胺改性螯合树脂在水溶胀率为1.32～1.53，在25℃下对ni²⁺吸附容量为0.528～0.895mmol/g。

进一步，冷轧含镍废水经过改性树脂吸附塔后，出水水质为:总镍为0.06～0.09mg/l，dom为9～13mg/l，ph为6.8～8.1。随后冷轧含镍废水通过排水泵排放。

发明详述：

一种去除冷轧含镍废水中总镍和dom工艺系统，包括一级提升泵、改性转炉钢渣吸附塔、改性转炉钢渣、二级提升泵、ph调节池、三级提升泵、改性树脂吸附塔、乙醇胺改性螯合树脂、排水泵。

所述冷轧含镍废水水质为:总镍为1.7～8.5mg/l，dom为45～67mg/l，ph为6.5～7.9。

所述冷轧含镍废水通过一级提升泵进入改性转炉钢渣吸附塔，改性转炉钢渣吸附塔中的停留时间为16～32min。改性转炉钢渣占改性转炉钢渣吸附塔内部体积的75～88％。改性转炉钢渣钢渣疏松多孔，具有较大的比表面积，同时表面还含有活性基团，具有很强的吸附性能。与其他吸附剂相比，钢渣表面活性点位带有负电荷，对溶液中的阳离子和带阳离子的有机物产生静电吸附；钢渣颗粒表面的硅、铝、铁等氧化物的表面离子配位不饱和，在水溶液中与水配位，水发生离解吸附而形成羟基化基团，该基团能够与金属阳离子生成表面配位配合物，从而吸附重金属离子和dom。

所述改性转炉钢渣根据冷轧含镍废水的水质制备合成。(1)所述改性转炉钢渣质量百分比，cao为39.9～51.2％，tfe为12.5～19.8％，sio2为16.9～27.8％，al2o3为2.8～6.7％，mgo为6.3～9.8％，mn为1.7～8.6％，c为1.8～11.2％。球磨后筛选粒径为80～250目，用0.1～0.3mol/l的稀盐酸清洗3次，然后用0.05～0.08mol/l有稀硫酸清洗3次，再用电导率为350～620μs/cm工业水清洗3～5次。(2)将钢渣放入3.5～4.9mol/l的氯化钠溶液中浸泡8～11小时，取出后在105℃的鼓风干燥箱中干燥。(3)将干燥后的钢渣:颗粒活性炭:氯化铁按质量比11～19:2:1比例充分混合。(4)将混合物放入马弗炉中，按6～8℃/min中的升温的速度加热至380～410℃，然后恒温35～55min，冷却后制备成改性转炉钢渣吸附剂。经过制备工艺后，改性转炉钢渣吸附剂的密度为3.15～3.98g/cm³，吸附比表面积为4.11～5.23cm²/kg，稳定性膨胀率为12～15％，大大提高了吸附总铬和dom的能力。

冷轧含镍废水经过转炉钢渣吸附塔后，出水水质为:总镍为0.4～0.9mg/l，dom为15～27mg/l，ph为8.5～10.1。出水ph明显升高，因为钢渣为碱性，所以冷轧含镍废水需要进入ph调节池将ph重新调到中性。

二级提升泵将冷轧含镍废水打入ph调节池，在ph调节池中加入稀盐酸，通过传感器和自控系统确定稀盐酸的加入量。冷轧含镍废水在ph调节池中的停留时间为12～18分钟，最后出水ph在6.6～8.2之间。

经过调节池后，三级提升泵将冷轧含镍废水打入改性树脂吸附塔，进一步去除总镍和dom。改性树脂吸附塔中装有乙醇胺改性基螯合树脂，乙醇胺改性螯合树脂占整个改性树脂吸附塔体积的75～90％。

本发明的乙醇胺改性基螯合树脂根据冷轧含镍废水的特性制备而成。1)聚合反应:将2，4-二羟基苯:甲醛:草酸(质量分数2％):柠檬酸(质量分数5％)按摩尔比1:1.3～1.9:1.4～1.7:0.05～0.12的比例放入反应釜中，反应釜在常压下加热至98～105℃，反应12～20小时；2)螯合树脂的清洗:反应结束后螯合树脂自然冷却至室温，过滤，用二氯甲烷清洗螯合树脂2～3次，用石油醚清洗螯合树脂2～3次，用清水清洗螯合树脂3～5次，然后在50～55℃的鼓风干燥箱内烘干3～4小时；3)聚合物修饰:螯合树脂冷却后，按照螯合树脂:乙醇胺:二氯甲烷体积比1～3:0.2:30～45放入机械搅拌器中，在转速为45～65转/分钟的搅拌器中反应80～100min，反应结束后过滤，在50～55℃的鼓风干燥箱内烘干2小时，冷却后制备得到乙醇胺改性基螯合树脂。乙醇胺改性螯合树脂在水溶胀率为1.32～1.53，在25℃下对ni²⁺吸附容量为0.528～0.895mmol/g(标准溶液测试)。

冷轧含镍废水经过改性树脂吸附塔后，出水水质为:总镍为0.06～0.09mg/l，dom为9～13mg/l，ph为6.8～8.1。随后冷轧含镍废水通过排水泵排放。

本发明还提供一种一种去除冷轧含镍废水中总镍和dom工艺系统，包括一级提升泵、改性转炉钢渣吸附塔、改性转炉钢渣、二级提升泵、ph调节池、三级提升泵、改性树脂吸附塔、乙醇胺改性螯合树脂、排水泵。

有益技术效果：

本发明提出了去除冷轧含镍废水中总镍和dom的处理方案，此技术方案有效解决了冷轧含镍废水污染环境的问题。经本发明方法处理后出水水质为:总镍为0.06～0.09mg/l，dom为9～13mg/l，ph为6.8～8.1，属于钢铁绿色环保生产工艺，具有良好的社会效益和环境效益。

附图说明

图1为一种去除冷轧含镍废水中总镍和溶解有机物的工艺流程，

其中：一级提升泵-1、改性转炉钢渣吸附塔-2、改性转炉钢渣-3、二级提升泵-4、ph调节池-5、三级提升泵-6、改性树脂吸附塔-7、乙醇胺改性螯合树脂-8、排水泵-9。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步阐述，本领域技术人员应当理解，所述实施例仅用于示例，而不对本发明构成任何限制。

实施例1:

一种去除冷轧含镍废水中总镍和dom工艺系统，包括一级提升泵、改性转炉钢渣吸附塔、改性转炉钢渣、二级提升泵、ph调节池、三级提升泵、改性树脂吸附塔、乙醇胺改性螯合树脂、排水泵。

所述冷轧含镍废水水质为:总镍为8.2mg/l，dom为63mg/l，ph为7.7。

所述冷轧含镍废水通过一级提升泵进入改性转炉钢渣吸附塔，改性转炉钢渣吸附塔中的停留时间为28min。改性转炉钢渣占改性转炉钢渣吸附塔内部体积的85％。改性转炉钢渣钢渣疏松多孔，具有较大的比表面积，同时表面还含有活性基团，具有很强的吸附性能。与其他吸附剂相比，钢渣表面活性点位带有负电荷，对溶液中的阳离子和带阳离子的有机物产生静电吸附；钢渣颗粒表面的硅、铝、铁等氧化物的表面离子配位不饱和，在水溶液中与水配位，水发生离解吸附而形成羟基化基团，该基团能够与金属阳离子生成表面配位配合物，从而吸附重金属离子和dom。

所述改性转炉钢渣根据冷轧含镍废水的水质制备合成。(1)所述改性转炉钢渣质量百分比，cao为43.2％，tfe为14.7％，sio2为23.2％，al2o3为4.9％，mgo为5.2％，mn为4.7％，c为4.1％。球磨后筛选粒径为180目，用0.3mol/l的稀盐酸清洗3次，然后用0.07mol/l有稀硫酸清洗3次，再用电导率为590μs/cm工业水清洗5次。(2)将钢渣放入4.7mol/l的氯化钠溶液中浸泡11小时，取出后在105℃的鼓风干燥箱中干燥。(3)将干燥后的钢渣:颗粒活性炭:氯化铁按质量比19:2:1比例充分混合。(4)将混合物放入马弗炉中，按8℃/min中的升温的速度加热至410℃，然后恒温55min，冷却后制备成改性转炉钢渣吸附剂。经过制备工艺后，改性转炉钢渣吸附剂的密度为3.69g/cm³，吸附比表面积为4.78cm²/kg，稳定性膨胀率为15％，大大提高了吸附总铬和dom的能力。

冷轧含镍废水经过转炉钢渣吸附塔后，出水水质为:总镍为0.5mg/l，dom为19mg/l，ph为9.7。出水ph明显升高，因为钢渣为碱性，所以冷轧含镍废水需要进入ph调节池将ph重新调到中性。

二级提升泵将冷轧含镍废水打入ph调节池，在ph调节池中加入稀盐酸，通过传感器和自控系统确定稀盐酸的加入量。冷轧含镍废水在ph调节池中的停留时间为16分钟，最后出水ph在7.8之间。

经过调节池后，三级提升泵将冷轧含镍废水打入改性树脂吸附塔，进一步去除总镍和dom。改性树脂吸附塔中装有乙醇胺改性基螯合树脂，乙醇胺改性螯合树脂占整个改性树脂吸附塔体积的85％。

本发明的乙醇胺改性基螯合树脂根据冷轧含镍废水的特性制备而成。1)聚合反应:将2，4-二羟基苯:甲醛:草酸(质量分数2％):柠檬酸(质量分数5％)按摩尔比1:1.8:1.7:0.07的比例放入反应釜中，反应釜在常压下加热至99℃，反应18小时；2)螯合树脂的清洗:反应结束后螯合树脂自然冷却至室温，过滤，用二氯甲烷清洗螯合树脂2次，用石油醚清洗螯合树脂3次，用清水清洗螯合树脂5次，然后在52℃的鼓风干燥箱内烘干4小时；3)聚合物修饰:螯合树脂冷却后，按照螯合树脂:乙醇胺:二氯甲烷体积比3:0.2:40放入机械搅拌器中，在转速为65转/分钟的搅拌器中反应90min，反应结束后过滤，在55℃的鼓风干燥箱内烘干2小时，冷却后制备得到乙醇胺改性基螯合树脂。乙醇胺改性螯合树脂在水溶胀率为1.41，在25℃下对ni²⁺吸附容量为0.7.82mmol/g(标准溶液测试)。

冷轧含镍废水经过改性树脂吸附塔后，出水水质为:总镍为0.08mg/l，dom为12mg/l，ph为7.8。随后冷轧含镍废水通过排水泵排放。

实施例2:

一种去除冷轧含镍废水中总镍和dom工艺系统，包括一级提升泵、改性转炉钢渣吸附塔、改性转炉钢渣、二级提升泵、ph调节池、三级提升泵、改性树脂吸附塔、乙醇胺改性螯合树脂、排水泵。

所述冷轧含镍废水水质为:总镍为3.6mg/l，dom为51mg/l，ph为6.9。

所述冷轧含镍废水通过一级提升泵进入改性转炉钢渣吸附塔，改性转炉钢渣吸附塔中的停留时间为18min。改性转炉钢渣占改性转炉钢渣吸附塔内部体积的82％。改性转炉钢渣钢渣疏松多孔，具有较大的比表面积，同时表面还含有活性基团，具有很强的吸附性能。与其他吸附剂相比，钢渣表面活性点位带有负电荷，对溶液中的阳离子和带阳离子的有机物产生静电吸附；钢渣颗粒表面的硅、铝、铁等氧化物的表面离子配位不饱和，在水溶液中与水配位，水发生离解吸附而形成羟基化基团，该基团能够与金属阳离子生成表面配位配合物，从而吸附重金属离子和dom。

所述改性转炉钢渣根据冷轧含镍废水的水质制备合成。(1)所述改性转炉钢渣质量百分比，cao为45.8％，tfe为15.5％，sio2为19.7％，al2o3为4.1％，mgo为7.9％，mn为3.7％，c为3.3％。球磨后筛选粒径为150目，用0.1mol/l的稀盐酸清洗3次，然后用0.06mol/l有稀硫酸清洗3次，再用电导率为410μs/cm工业水清洗4次。(2)将钢渣放入3.7mol/l的氯化钠溶液中浸泡9小时，取出后在105℃的鼓风干燥箱中干燥。(3)将干燥后的钢渣:颗粒活性炭:氯化铁按质量比13:2:1比例充分混合。(4)将混合物放入马弗炉中，按6℃/min中的升温的速度加热至380℃，然后恒温41min，冷却后制备成改性转炉钢渣吸附剂。经过制备工艺后，改性转炉钢渣吸附剂的密度为3.71g/cm³，吸附比表面积为5.05cm²/kg，稳定性膨胀率为14％，大大提高了吸附总铬和dom的能力。

冷轧含镍废水经过转炉钢渣吸附塔后，出水水质为:总镍为0.5mg/l，dom为19mg/l，ph为8.9。出水ph明显升高，因为钢渣为碱性，所以冷轧含镍废水需要进入ph调节池将ph重新调到中性。

二级提升泵将冷轧含镍废水打入ph调节池，在ph调节池中加入稀盐酸，通过传感器和自控系统确定稀盐酸的加入量。冷轧含镍废水在ph调节池中的停留时间为12～18分钟，最后出水ph在7.1。

经过调节池后，三级提升泵将冷轧含镍废水打入改性树脂吸附塔，进一步去除总镍和dom。改性树脂吸附塔中装有乙醇胺改性基螯合树脂，乙醇胺改性螯合树脂占整个改性树脂吸附塔体积的88％。

本发明的乙醇胺改性基螯合树脂根据冷轧含镍废水的特性制备而成。1)聚合反应:将2，4-二羟基苯:甲醛:草酸(质量分数2％):柠檬酸(质量分数5％)按摩尔比1:1.4:1.6:0.09的比例放入反应釜中，反应釜在常压下加热至99℃，反应15小时；2)螯合树脂的清洗:反应结束后螯合树脂自然冷却至室温，过滤，用二氯甲烷清洗螯合树脂2次，用石油醚清洗螯合树脂2次，用清水清洗螯合树脂3次，然后在50℃的鼓风干燥箱内烘干3小时；3)聚合物修饰:螯合树脂冷却后，按照螯合树脂:乙醇胺:二氯甲烷体积比2:0.2:35放入机械搅拌器中，在转速为45转/分钟的搅拌器中反应90min，反应结束后过滤，在50℃的鼓风干燥箱内烘干2小时，冷却后制备得到乙醇胺改性基螯合树脂。乙醇胺改性螯合树脂在水溶胀率为1.33，在25℃下对ni²⁺吸附容量为0.788mmol/g(标准溶液测试)。

冷轧含镍废水经过改性树脂吸附塔后，出水水质为:总镍为0.07mg/l，dom为12mg/l，ph为7.0。随后冷轧含镍废水通过排水泵排放。

综上所述，本发明所述的一种去除冷轧含镍废水中总镍和dom的方法，一次性投资低；处理效果稳定；生产运行成本低；自动化程度高，操作简单。本发明充分体现了节能减排的效果，是环境友好型的绿色钢铁生产工艺。

当然，本技术领域内的一般技术人员应当认识到，上述实施例仅是用来说明本发明，而非用作对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对上述实施例的变换、变形都将落在本发明权利要求的范围内。