一种重金属镍重捕剂及其制备方法和应用与流程

本发明属于环保技术领域，具体涉及一种重金属镍重捕剂及其制备方法和应用。

背景技术：

重金属镍被世界卫生组织下属的国际癌症研究机构列为39种致癌物质之一，根据最新的电镀污染物排放标准，排放的含镍废水中总镍的质量浓度不得超过0.1mg/l。含镍废水达标排放是实现“提高水体环境质量、恢复河道生态体系”目标的重中之重。传统的含镍废水处理方法主要有化学沉淀法和液膜法，但是这些方法会产生大量含镍废渣，造成二次污染，同时具有处理效果较差、处理成本高、性价比低的缺点。

随着对含镍废水治理方法研究工作的开展，含镍废水处理方法已由简单、低效的化学沉淀法和液膜法向加药、混凝、离子交换、膜处理等技术方向发展；但是目前市场上的除镍药剂所形成的沉淀物为危废，处理成本高，并具有向周边环境释放重金属镍，对环境造成二次污染的风险；离子交换树脂所吸附的镍离子需经过化学药剂进行反清洗使树脂能够再次利用，反冲洗液为危险废物，处理成本较高；膜处理技术所形成的重金属镍浓缩液的处理问题仍是难点。

因而探索一种有效而又经济的含镍废水处理方法已是目前研究的热点。

技术实现要素：

本发明针对上述问题，提出了一种能够将重金属镍快速沉淀的重金属镍重捕剂及其制备方法和应用。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明一方面是提供一种重金属镍重捕剂，其原料配方包括质量比为0.3～0.4:1的丁二酮肟和氰化钠，以及占所述的丁二酮肟和所述的氰化钠总质量50～55％的十六烷基三甲基溴化铵。

本发明的丁二酮肟和氰化钠在水体中会相互吸引成为内核，十六烷基三甲基溴化铵可以在内核外形成一层膜结构，该重捕剂能够快速捕捉水体中的镍离子，反应速率高，且对水体中的金属镍离子具有单向选择性，镍离子与内核反应成为沉淀物，该沉淀物的密度大于水，能够快速沉淀，提高了反应效率，此外，该沉淀物含水率低，能够再次利用，例如能够用于烧制砖头，实现废物的回收利用，避免对土地及地下水造成二次污染的风险，解决了危险废物处理难、成本高的难题，变相降低了处理成本；并且，该沉淀物结构稳定，不会向环境中释放镍离子，有效规避了二次污染现象发生的风险。利用该重捕剂对含镍废水进行处理，处理效果能够保持在<0.05mg/l以下。

优选地，丁二酮肟和氰化钠的质量比为0.35:1，在此比例下，重金属镍重捕剂能够和镍离子反应充分，不管是成本还是效果均能达到最优，当然，本发明中的0.35:1并非是严格限制投加比例，两者的称重误差范围均应在本发明的保护范围内。

优选地，十六烷基三甲基溴化铵占所述的丁二酮肟和所述的氰化钠总质量50％，在此比例下，重金属镍重捕剂的反应效果好，且不造成药物浪费，当然，本发明中的50％并非是严格限制投加比例，两者的称重误差范围均应在本发明的保护范围内。

本发明的第二方面是提供一种重金属镍重捕剂的制备方法，将所述的丁二酮肟和所述的氰化钠混合，然后加入所述的十六烷基三甲基溴化铵，混合得到所述的重金属镍重捕剂。

优选地，制备所述的重金属镍重捕剂时，控制环境相对湿度为20～25％。

本发明的第三方面是提供一种重金属镍重捕剂产品，包括上述重金属镍重捕剂，以及用于容纳所述的重金属镍重捕剂的容器，所述的容器经氢氧化钠处理。

本发明中的容器可以是包装袋、瓶子等能够包装所述的重金属重捕剂的物体，优选地，所述的容器为包装袋。

进一步优选地，所述的包装袋的材质为聚氯乙烯。

本发明中，容器采用氢氧化钠处理是为了隔绝空气中的水分对重金属重捕剂的影响，实际上，仅容器的内壁需要采用氢氧化钠处理，但是，为了简化制备，本发明中是将容器直接浸泡在氢氧化钠水溶液中，即容器的内外均附着有氢氧化钠。

优选地，所述的重金属镍重捕剂产品还包括用于封装所述的容器的防水袋，从而进一步提高产品的稳定性。

本发明的第四方面是提供一种所述的重金属镍重捕剂产品的制备方法，将所述的容器在质量分数为15～25％的氢氧化钠水溶液中浸泡10～20min，然后烘干，将所述的重金属镍重捕剂装入所述的容器中，选择性地将所述的容器装入防水袋中。

本发明的第五方面是提供一种所述的重金属镍重捕剂，或所述的重金属镍重捕剂产品在工业废水和/或城镇污水处理中的应用。

本发明中的工业废水包括电镀行业、重金属表面处理行业、钢铁行业等重金属镍含量超标水体。

本发明的第六方面是提供一种污水处理方法，向待处理污水中加入絮凝剂，然后依次经过初沉池、生化池以及二沉池，向所述的二沉池的出水中加入所述的重金属镍重捕剂，然后经过沉淀池、消毒间得到处理后的出水。

优选地，所述的絮凝剂的投加量根据进水总镍含量中悬浮态镍含量投加，进一步优选地，所述的絮凝剂的投加量为进水总镍含量中悬浮态镍含量的10～30倍。

优选地，所述的重金属镍重捕剂的投加量根据进水总镍含量中溶解态镍离子含量投加，进一步优选地，所述的重金属镍重捕剂的投加量为进水总镍含量中溶解态镍离子含量的10～20倍。

由于以上技术方案的实施，本发明与现有技术相比具有如下优点：

本发明的重金属镍重捕剂能够迅速捕获镍离子并形成密度大于水的沉淀物，沉淀物能够快速沉淀，反应效率高，并且，沉淀物含水率低，结构稳定，不会向环境中释放镍离子，有效规避了二次污染现象发生的危险，降低了处理成本；另外，经过重金属镍重捕剂处理后的工业废水镍排放量<0.1mg/l，城镇污水镍排放量<0.05mg/l。

附图说明

附图1为污水处理厂工艺流程图；

附图2为实施例3进出水总镍曲线图。

具体实施方式

下面的实施例为用来说明本发明的几个具体实施方式，但并不将本发明局限于这些具体实施方式。本领域技术人员应该认识到，本发明涵盖了权利要求书范围内所可能包括的所有备选方案、改进方案和等效方案。

实施例1：

一、重金属镍重捕剂的配制：

1、环境干燥，以除湿机将环境相对湿度设定为20～25％；

2、在步骤1的环境湿度下将丁二酮肟(c4h8n2o2)和氰化钠(nacn)按照质量比0.35：1进行混合；

3、将十六烷基三甲基溴化铵(c16h33(ch3)3nbr)与步骤2中的混合物按照质量比为0.5：1进行混合。

二、重金属镍重捕剂产品的配制：

1、将聚氯乙烯材质的包装袋在质量分数为20％的氢氧化钠水溶液中浸泡？min，烘干备用；

2、将步骤一配制好的重金属重捕剂装入步骤1处理后的包装袋中；

3、将步骤2的包装袋用防水袋封装，得到重金属镍重捕剂产品。

实施例2

分别采用0.0063g的实施例1的重金属镍重捕剂(即混合物)以及0.00115g的丁二酮肟处理0.5l的含镍离子的溶液，测定反应10min、20min、30min、40min后出水中镍离子的浓度，结果见表1。

表1

由表1可知，混合物10min达到稳定状态，丁二酮肟30min达到稳定状态；因此，重金属镍重捕剂的反应速率高于单一物质丁二酮肟的反应速率；混合物对镍去除率10分钟能够达到95.7％，单一物质仅为72％，并且，单一物质稳定时对镍的去除率为92％，因此，稳定时混合物对镍去除效率高于丁二酮肟。

综上，重金属镍重捕剂的反应速率以及镍去除率均高于丁二酮肟。

实施例3

以某污水处理厂为实施对象，该污水处理厂来水为工业废水与生活污水的混合水体，水体中总镍含量在0.3～0.6mg/l之间，其中悬浮态镍含量在0.35～0.45mg/l之间，溶解镍含量在0.15～0.23mg/l之间，采用实施例1的重金属重捕剂对其进行处理；该污水处理厂处理工艺流程见图1；

1、取格栅出水口水样，测定其水体中总镍含量；

2、初沉池前设置加药间投加絮凝剂，絮凝剂的投加量为5～10mg/l，去除水体中悬浮态重金属镍离子；

3、在二沉池出水处投加本发明实施例1的重金属重捕剂，投加量为2.0～3.0mg/l，避免对生化池影响；

4、取出水水样测定水体中总镍含量；

5、统计进出水总镍含量，见图2，其中上方的曲线为进水总镍，下方的曲线为出水总镍。

由图2可知，在使用本发明实施例1的重金属重捕剂之后，该污水处理厂出水总镍含量达到排放限值0.05mg/l以下，处理效果能够长期达标。

本发明包括但不限于以上实施例，本领域熟练技术人员可在本发明权利要求内变换得到更多实施例。