本发明涉及一种水合物法溶液中重金属脱除及富集系统与方法，属于环保工程领域。
背景技术：
在科学研究中，有时需要对溶液中的重金属进行富集，利用富集液开展相关实验研究。同时，随着现代工业的发展，产生了大量的含重金属离子的废水。含重金属离子的废水主要来源于电镀工厂、实验室、机械加工、矿山开采、钢铁及有色金属的冶炼和部分化工过程。重金属废水中一般含有汞、铬、镉、铜、锌、铅等，这些重金属离子由于难以降解，所以过量排放会造成环境积累，危害较大，因此应当在其排放前对其中的重金属离子进行去除，同时对重金属离子进行富集回收利用。目前常用的重金属离子去除方法有化学沉淀法、反渗透膜法、吸附法等，但都存在处理对象单一、费用昂贵等缺点。
技术实现要素：
为了解决上述所述问题，本发明提供了一种水合物法溶液中重金属脱除及富集系统与方法，其目的在于对溶液中重金属离子进行脱除，净化水质，同时对重金属离子进行富集，回收利用。
本发明的技术方案：
一种水合物法溶液中重金属离子脱除及富集系统，包括水合物生成子系统、真空抽滤子系统、离心分离子系统和水合物分解子系统；
水合物生成子系统：水合剂罐3依次通过第三阀门1c、第二注射泵2b、第二阀门1b和第五阀门1e与反应釜8相连，重金属溶液罐4依次通过第四阀门1d、第一注射泵2a、第一阀门1a和第五阀门1e与反应釜8相连；反应釜8浸没在制冷循环水浴6中，热电偶5插入反应釜8内部，热电偶5通过数据采集仪7与计算机9相连；在水合物完全生成后，将水合物转移至布氏漏斗10中；
真空抽滤子系统、离心分离子系统和水合物分解子系统：布氏漏斗10通过橡胶圈11固定在锥形瓶13上，锥形瓶13与真空泵12相连；在真空抽滤后，水合物转移至离心管15中，离心管15固定于离心机14上；离心分离后，水合物分解得到分解液储存在分解液罐17中，残余溶液储存于残余液罐中；除水合物分解外，其他操作均在冷库18中完成。
一种水合物法溶液中重金属离子脱除及富集的方法，步骤如下：
(1)开启冷库18，设置冷却温度为水合物相平衡温度以下，保证水合物在转移、真空抽滤及离心分离过程不分解；
(2)打开第三阀门1c和第二注射泵2b，设置第二注射泵2b为恒流模式，将水合剂罐3中的水合剂输送至第二注射泵2b内，关闭第二注射泵2b；
(3)打开第四阀门1d和第一注射泵2a，设置第一注射泵2a为恒流模式，将重金属溶液罐4中的重金属溶液输送至第一注射泵2a内，关闭第一注射泵2a；
(4)开启计算机9，通过数据采集仪7在线记录数据；
(5)开启制冷循环水浴6，设置制冷循环水浴6温度在水合物相平衡温度以下；
(6)关闭第三阀门1c和第四阀门1d，依次打开第一阀门1a、第二阀门1b和第五阀门1e，开启第一注射泵2a和第二注射泵2b，设置第一注射泵2a和第二注射泵2b的流量，将水合剂及重金属溶液注入反应釜8；其中，重金属溶液与水合剂的摩尔比小于选用水合剂的水合数；
(7)依次关闭第五阀门1e、第一阀门1a和第二阀门1b，关闭第一注射泵2a和第二注射泵2b；
(8)观察计算机9记录的温度曲线，当温度达到制冷循环水浴6初始设定温度值后，先上升后下降，然后在温度再次恒定在制冷循环水浴6初始设定温度值两小时后，关闭制冷循环水浴6；
(9)将反应釜8中的水合物浆转移至布氏漏斗10，开启真空泵12，进行真空抽滤；
(10)将布氏漏斗10中的水合物转移至离心管15中，将离心管15固定于离心机14上，开启离心机14，进行离心分离；
(11)将离心管15中的水合物转移至分解液罐17中，在常温常压下放置直至水合物分解，得到分解液，分解液由纯净水和水合剂组成；
(12)将锥形瓶13和离心管15得到的残余液收集于残余液罐16中；
所述的水合剂需满足与水不互溶、能够在常压下生成、在常压下为液体、无毒、无爆炸危险等条件，环戊烷和一氟二氯乙烷为理想选择。
本发明的效果和益处是：本发明适用于科学研究及工业应用中溶液中重金属脱除及富集。通过水合物的生成分解，实现了溶液中重金属离子的脱除及富集，分解液实现了重金属离子的脱除，残余液实现了重金属离子的富集。该方法具有较高的脱除效率及普适性，能够对多种重金属离子同时脱除。同时运行过程稳定可靠，能耗较低，可行性高。
附图说明
图1是一种水合物法溶液中重金属脱除系统示意图。
图中：1a第一阀门；1b第二阀门；1c第三阀门；1d第四阀门；1e第五阀门；2a第一注射泵；2b第二注射泵；3水合剂罐；4重金属溶液罐；5热电偶；6制冷循环水浴；7数据采集仪；8反应釜；9计算机；10布氏漏斗；11橡胶圈；12真空泵；13锥形瓶；14离心机；15离心管；16残余液罐；17分解液罐；18冷库。
具体实施方式
以下结合技术方案和附图详细叙述本发明的具体实施方式。
实施例
一种水合物法溶液中重金属离子脱除及富集的方法，步骤如下：
(1)开启冷库18，设置冷却温度为水合物相平衡温度以下，保证水合物在转移、真空抽滤及离心分离过程不分解；
(2)打开第三阀门1c和第二注射泵2b，设置第二注射泵2b为恒流模式，将水合剂罐3中的水合剂输送至第二注射泵2b内，关闭第二注射泵2b；
(3)打开第四阀门1d和第一注射泵2a，设置第一注射泵2a为恒流模式，将重金属溶液罐4中的重金属溶液输送至第一注射泵2a内，关闭第一注射泵2a；
(4)开启计算机9，通过数据采集仪7在线记录数据；
(5)开启制冷循环水浴6，设置制冷循环水浴6温度在水合物相平衡温度以下；
(6)关闭第三阀门1c和第四阀门1d，依次打开第一阀门1a、第二阀门1b和第五阀门1e，开启第一注射泵2a和第二注射泵2b，设置第一注射泵2a和第二注射泵2b的流量，将水合剂及重金属溶液注入反应釜8；其中，重金属溶液与水合剂的摩尔比小于选用水合剂的水合数；
(7)依次关闭第五阀门1e、第一阀门1a和第二阀门1b，关闭第一注射泵2a和第二注射泵2b；
(8)观察计算机9记录的温度曲线，当温度达到制冷循环水浴6初始设定温度值后，先上升后下降，然后在温度再次恒定在制冷循环水浴6初始设定温度值两小时后，关闭制冷循环水浴6；
(9)将反应釜8中的水合物浆转移至布氏漏斗10，开启真空泵12，真空抽滤3min；
(10)将布氏漏斗10中的水合物转移至离心管15中，将离心管15固定于离心机14上，开启离心机14，设置离心机14转速为3000r/min，离心时间为8min；
(11)将离心管15中的水合物转移至分解液罐17中，在常温常压下放置直至水合物分解，得到分解液，分解液由纯净水和水合剂组成；
(12)将锥形瓶13和离心管15得到的残余液收集于残余液罐16中。