一種分質回收復雜重金屬的耐酸螯合樹脂組合調控方法與流程
本發明公開了一種分質回收復雜重金屬的耐酸螯合樹脂組合調控方法，屬于重金屬廢水資源化處理領域。
背景技術：
大多“涉重”行業普遍采用無機酸作為原料，酸性重金屬廢水廣泛存在，有色金屬冶煉、電鍍漂洗、金屬礦山開采等過程產生的酸性重金屬廢水排放量大、危害性高。其制酸系統產生的大量廢酸和洗滌水都有強酸性(ph≤3)，且常含銅、鎳、鈷、鋅、鐵等復雜重金屬離子。酸性重金屬廢水因其ph值較低、重金屬組份較多，其危害比普通的重金屬廢水更大。一方面，酸性廢水具有強烈的腐蝕作用，極易通過管道滲入地下進而污染地下或地表水體。另一方面，重金屬具有難降解、毒性大、易富集等特點，進入人體后會產生神經毒性、免疫毒性和內分泌干擾等危害。一般采用傳統的中和沉淀工藝處理強酸廢水，面臨藥耗量大、危廢量大、二次污染和資源浪費嚴重等諸多現實難題。同時，重金屬作為重要的不可再生資源，廣泛應用于工業生產和國民經濟發展的各個領域中，日趨緊張的重金屬資源需求，凸顯出從重金屬廢水中回收利用重金屬的重要性和必要性。重金屬常規分離去除方法主要包括溶劑萃取法和析晶法，但前者成本高、后者能耗高。而螯合吸附法具有吸附效果好、分離效率高、工藝簡單且可重復使用等諸多優點。但該技術對強酸廢水中重金屬的分離仍存在兩大挑戰：高濃度氫離子競爭和多元重金屬離子互擾。
近幾年有許多專利和文獻報道酸性廢水處理方法，例如中國專利申請號：201510308.x提出一種采用氧化沉鐵、膜處理、硫化沉淀和中和處理四步法的有色金屬礦山酸性廢水處理方法，雖然實現了廢水中重金屬的有效去除，但藥劑消耗大、能耗高、危廢產量大，且未涉及多種重金屬的分質回收，資源浪費嚴重。又如中國專利申請號：201610126516.x采用石灰、氧化劑、絮凝劑分三段調節ph以及電絮凝將重金屬沉淀的方法對銅礦酸性廢水進行處理并回用，雖然鉈得到分質回收，但其他重金屬無法分質回收，且藥劑消耗大、危廢量大。
現有文獻中雖然
因此，研發一種分質回收復雜重金屬的耐酸螯合樹脂組合調控方法，對于強酸廢水的資源化化處理具有重要意義和實用價值。
技術實現要素：
為了解決現有技術無法在強酸環境下多級選擇性分離并分質回收廢水中多種重金屬的問題，本發明提供了一種通過組合利用高選擇性耐酸螯合樹脂、梯級調控ph值(ph≤3)、提高不同重金屬的吸附容量及選擇性，從而實現強酸廢水中復雜重金屬離子多級分離和分質回收的方法。采用此方法，既可實現強酸廢水中復雜重金屬的梯級分離和分質回收，又可將處理后的鐵鹽用于生產鐵基絮凝劑或凈水劑，實現該種廢水的資源化利用，同時具有顯著的環境效益和經濟效益。
本發明根據強酸廢水中重金屬的種類，調節出水ph值，并將出水ph值調節至相應的范圍內，將廢水通入至吸附柱中，并通過吸附柱進行選擇性分離，從而可以提取出相應的重金屬。
為了解決上述問題，本發明所采用的技術方案如下：
一種分質回收復雜重金屬的耐酸螯合樹脂組合調控方法，具體方法如下：根據強酸廢水中重金屬的種類，調節出水ph值，并泵入相應的吸附柱，調節吸附溫度和流速，進行選擇性分離提取重金屬；將吸附柱內吸附飽和后的樹脂采用再生劑進行脫附再生，調節再生溫度和流速，獲得再生液，并對再生液回收重金屬鹽
優選地，所述調控方法的具體步驟如下：
(1)檢測出含重金屬的強酸廢水中重金屬的種類，根據重金屬的種類調節出水ph值，并調節吸附溫度和流速；
(2)調節ph至0.5-1.1，泵入吸附柱1，選擇性分離提取銅；
(3)調節出水ph至1.2-1.8，泵入吸附柱2，選擇性分離提取鎳；
(4)調節出水ph至1.9-2.3，泵入吸附柱3，選擇性分離提取鈷；
(5)調節出水ph至2.4-3.0，泵入吸附柱4，選擇性分離提取鋅；
(6)經過處理后的出水中為鐵鹽；
(7)將吸附柱內吸附飽和后的樹脂采用再生劑進行脫附再生，調節再生溫度和流速，獲得再生液，并對再生液回收重金屬鹽。
優選地，生成的再生液可采用中和等技術回收高純度重金屬鹽。
優選地，對其他金屬離子進行依次分離提取后，出水中僅含有鐵鹽，含有鐵鹽的出水可用于生產鐵基絮凝劑或凈水劑；
優選地，所述吸附柱1、吸附柱2、吸附柱3、吸附柱4中均裝填有耐酸螯合樹脂。
優選地，所述耐酸螯合樹脂為胺基吡啶螯合樹脂papy或
優選地，所述的高選擇性耐酸螯合樹脂為中國專利申請號201510204922.9中所公開的胺基吡啶螯合樹脂papy或德國朗盛有限公司所生產的
優選地，所述耐酸螯合樹脂的吸附溫度為5-45℃，吸附流速為1-20bv/h。
優選地，所述強酸廢水的ph≤3。
優選地，所述強酸廢水中重金屬離子為銅、鎳、鈷、鋅、鐵等離子中任意兩種或以上的組合；所述強酸廢水中重金屬離子濃度范圍為1-10000mg/l。
優選地，所述耐酸螯合樹脂的再生溫度為5-45℃，再生流速為1-10bv/h。
優選地，所述再生劑為稀酸，所述稀酸為稀鹽酸或稀硫酸，所述稀酸的質量分數為2-20％。
優選地，所述強酸廢水中重金屬離子的回收率均大于99.3％，再生液中的重金屬鹽純度均大于99.5％。
樹脂對強酸廢水中重金屬的去除效果可以用去除率(removalrate)r1來表示，再生效果可以用回收率(reuserate)r2來表示，具體計算公式如下：
其中c0表示吸附前初始溶液中重金屬離子的進水濃度，ce表示吸附后重金屬離子的出水濃度，cr表示再生液中重金屬離子的濃度，cq表示再生液中其它重金屬離子的濃度，v1表示進水體積，v2表示出水體積，v3表示再生液體積。r1值越大，樹脂對重金屬離子的去除率越高，去除效果越好；r2值越大，樹脂對重金屬離子的回收率越高，回收效果越好；p值越大，回收的重金屬離子純度越高，資源化效果越好。
3、有益效果
與現有技術相比，本發明的有益效果為：
(1)本發明公開了一種分質回收復雜重金屬的耐酸螯合樹脂組合調控方法，具體地說，涉及一種組合利用耐酸螯合樹脂以及梯級調控ph，選擇性分離強酸廢水中多種重金屬離子的方法；此方法廣泛適用于含多種典型重金屬強酸廢水的處理，具有廣譜性；
(2)本發明通過優選組合樹脂及梯級調控ph值(ph≤3)，實現強酸廢水中復雜重金屬的分級選擇性分離和分質資源回收，出水的鐵鹽可用于生產鐵基絮凝劑或凈水劑，實現了零排放和資源化利用，極大地降低了強酸廢水的處理成本以及環境風險；
(3)本發明采用了常規無機酸進行再生，可實現重金屬的高效濃縮和純化回收，所用藥劑成本低廉、性能可靠，經濟效益顯著；
(4)本發明工藝操作簡單，試劑消耗少，無危廢產生，樹脂可再生回用，而且強酸廢水中復雜重金屬均獲得了綜合利用，在含復雜重金屬的強酸廢水治理與資源化方面具有廣闊的應用前景。
附圖說明
圖1是發明的一種分質回收復雜重金屬的耐酸螯合樹脂組合調控方法的工藝流程圖；
具體實施方式
下面結合具體實施例，對本發明作詳細描述。
實施例1
首先將初始ph值為0.5的含銅、鎳、鐵(均為50mg/l)廢水泵入裝填有5ml樹脂a的吸附柱
實施例2
首先將初始ph值為0.8的含銅、鈷、鐵(均為50mg/l)廢水泵入裝填有5ml樹脂a的吸附柱
實施例3
首先將初始ph值為1.1的含銅、鋅、鐵(均為50mg/l)廢水泵入裝填有5ml樹脂a的吸附柱
實施例4
首先將初始ph值為1.5的含鎳、鈷、鐵(均為50mg/l)廢水泵入裝填有5ml樹脂a的吸附柱
實施例5
首先將初始ph值為1.8的含鎳、鋅、鐵(均為50mg/l)廢水泵入裝填有5ml樹脂a的吸附柱
實施例6
首先將初始ph值為2.2的含鈷、鋅、鐵(均為50mg/l)廢水調節泵入裝填有5ml樹脂b的吸附柱
實施例7
首先將初始ph值為1.0的含銅、鎳、鈷、鐵(均為50mg/l)廢水泵入裝填有5ml樹脂a的吸附柱
實施例8
首先將初始ph值為0.7的含銅、鎳、鋅、鐵(均為50mg/l)廢水泵入裝填有5ml樹脂a的吸附柱
實施例9
首先將初始ph值為1.8的含鎳、鈷、鋅、鐵(均為50mg/l)廢水泵入裝填有5ml樹脂a的吸附柱
實施例10
首先將初始ph值為1.1的含銅、鎳、鈷、鋅、鐵(均為50mg/l)廢水泵入裝填有5ml樹脂a的吸附柱
實施例11
首先將初始ph值為0.5的含銅、鎳、鈷、鋅、鐵(均為50mg/l)廢水泵入裝填有5ml樹脂a的吸附柱
通過實施例1-11，各實施例對廢水中重金屬離子的去除情況以及再生液中重金屬離子的回收情況如表1所示。
表1廢水中重金屬離子的去除情況以及再生液中重金屬離子的回收情況
實施例1-11中樹脂a是指中國專利申請號201510204922.9中所公開的胺基吡啶螯合樹脂papy，樹脂b是指德國朗盛有限公司所生產的
對強酸廢水中的金屬離子銅、鎳進行吸附時，吸附柱中的樹脂主要采用中國專利申請號201510204922.9中所公開的胺基吡啶螯合樹脂papy；
對強酸廢水中的金屬離子鈷、鋅進行吸附時，吸附柱中的樹脂主要采用德國朗盛有限公司所生產的
以上示意性的對本發明及其實施方式進行了描述，該描述沒有限制性，所用的數據也只是本發明的實施方式之一，實際的數據組合并不局限于此。所以，如果本領域的普通技術人員受其啟示，在不脫離本發明創造宗旨的情況下，不經創造性的設計出于該技術方案相似的實施方式及實施例，均應屬于本發明的保護范圍。
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