CN104355452A - 一种用于回收重金属离子的连续多级离子交换处理装置 - Google Patents

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季民
孙霄
刘晓茜
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Abstract

本发明公开了一种用于回收重金属离子的连续多级离子交换处理装置，它包括废水处理装置和树脂再生装置两个部分，其中废水处理装置包括用于存储废水的原水桶，原水桶通过连接有第一泵的第一管线与用于银离子沉淀回收的反应沉淀池相连通，开在反应沉淀池上部的上清液出口通过第二管线与pH调节桶进水口相连通，pH调节桶与石英砂柱、三价铬离子交换柱、六价铬离子交换柱以及汞离子交换柱依次串联连接；树脂再生装置包括通过装有第六泵的酸再生管与三价铬离子交换柱和汞离子交换柱柱顶酸液进口相连通的酸脱液桶、通过装有第五泵的碱再生管与六价铬离子交换柱柱顶碱液进口相连通的碱洗脱液桶。采用本方法可连续运行，提高了设备的处理效率。

Description

一种用于回收重金属离子的连续多级离子交换处理装置
技术领域
本发明涉及一种连续多级离子交换处理装置，尤其涉及一种用于回收重金属离子的连续多级离子交换处理装置。
背景技术
水体重金属污染已经成为最严重的环境问题之一，有毒重金属对环境的严重威胁正逐步成为全球性的问题。实验室废水中存在如汞、铅、砷、铬、银等种类繁多的有毒重金属，而环境类实验室产生的废水量大，且下水道入口处废水中重金属总Cr、总Ag以及总Hg的浓度皆超过标准的规定，调查发现这些重金属主要来自化学需氧量(COD)测试试验产生的残液。废水中重金属含量极高，废水酸性较强。此外，COD测试试验是环境类实验室中主要的试验，每天产生的残液量可达0.5-1L。这部分废水如果不经处理直接排入污水管道会造成严重的危害，如：污水管网的腐蚀；不能自然降解的重金属进入污水处理厂，可能造成微生物的中毒甚至死亡，严重影响出水效果；通过饮用水、植物的蓄积作用进入人体，引起各种病症等。此外，废水中的Ag+、Hg2+和六价铬等离子具有回收的价值，直接排放会造成资源浪费。
近年来，已经有许多利用离子交换法处理含铬、汞废水的案例，离子交换法是利用离子交换树脂中含有的活性基团与废水中的重金属离子进行交换、螯合。这种方法不仅能够去除废水中的重金属离子，同时还可以将重金属离子进行浓缩和回收。离子交换法是目前处理含铬废水较好的方法，具有交换吸附容量大，回收效果好，对环境无二次污染，应用较广泛，技术较成熟等优点。目前已有多种去除废水中铬或汞的离子交换设备，但此类离子交换设备普遍只针对单一重金属离子，而且连续运行能力差。
发明内容
本发明的目的在于克服已有技术的缺点，提供一种能够去除多种重金属组分同时能够连续运行的用于回收重金属离子的连续多级离子交换处理装置。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
本发明的一种用于回收重金属离子的连续多级离子交换处理装置，它包括废水处理装置和树脂再生装置两个部分，其中废水处理装置包括用于存储废水的原水桶，原水桶通过连接有第一泵的第一管线与用于银离子沉淀回收的反应沉淀池相连通，所述的反应沉淀池池底通过装有阀的出水管线与氯化银回收罐相连，所述的反应沉淀池通过装有第二泵的沉淀剂输送管线与沉淀剂池相连通，开在所述的反应沉淀池上部的上清液出口通过第二管线与pH调节桶进水口相连通，所述的pH调节桶与石英砂柱、三价铬离子交换柱、六价铬离子交换柱以及汞离子交换柱依次串联连接，其中pH调节桶的出水口通过连接第三泵和第一压力表的第三管线与石英砂柱顶部进水口相连，所述的第一石英砂柱的柱底出水口通过装有第二压力表的第四管线与三价铬离子交换柱的柱底进水口相连通，所述的三价铬离子交换柱的柱顶出水口通过装有第三压力表的第五管线与六价铬离子交换柱柱顶进水口相连通，六价铬离子交换柱柱底出水口通过装有第四压力表的第六管线与汞离子交换柱柱底进水口相连通，汞离子交换柱柱顶出水口通过出水管与出水桶相连通，石英砂柱柱顶接放气管并且柱底接放空管，在石英砂柱、三价铬离子交换柱、六价铬离子交换柱以及汞离子交换柱柱侧接有反冲洗出水管；所述的树脂再生装置包括通过装有第六泵的酸再生管与三价铬离子交换柱和汞离子交换柱柱顶酸液进口相连通的酸脱液桶、通过装有第五泵的碱再生管与六价铬离子交换柱柱顶碱液进口相连通的碱洗脱液桶，通过反冲洗管分别与第一石英砂柱、三价铬离子交换柱、六价铬离子交换柱以及汞离子交换柱的各柱底的反冲洗口相连通的反冲洗桶以及分别通过装有流量计的回收管线与三价铬离子交换柱、六价铬离子交换柱和汞离子交换柱各柱底的再生液回收口相连通的再生液回收桶。
本发明的优点在于：(1)本发明设备为多级离子交换设备，可同时对高浓度重金属废水进行银离子、三价铬离子、六价铬离子、汞离子的去除和收集，增强了设备实用性；(2)本发明设备包含了废水处理与树脂再生，可连续运行，提高了设备的处理效率；(3)本发明设备在高浓度重金属废水处理中，处理成本低，工艺流程简单，易于控制，具有较好的实际应用前景。
附图说明
图1是本发明的一种用于回收重金属离子的连续多级离子交换处理装置的结构示意图；
图2是图1中的处理装置中的离子交换柱的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细描述。
如附图所示的本发明的一种用于回收重金属离子的连续多级离子交换处理装置，它包括废水处理装置和树脂再生装置两个部分，其中废水处理装置包括用于存储废水的原水桶1，原水桶1通过连接有第一泵P1的第一管线与用于银离子沉淀回收的反应沉淀池2相连通，所述的反应沉淀池2池底通过装有阀的出水管线与氯化银回收罐13相连，所述的反应沉淀池2通过装有第二泵P2的沉淀剂输送管线与沉淀剂池14相连通，开在所述的反应沉淀池2上部的上清液出口通过第二管线与pH调节桶3进水口相连通，所述的pH调节桶3与石英砂柱4、三价铬离子交换柱5、六价铬离子交换柱6以及汞离子交换柱7依次串联连接，其中pH调节桶3的出水口通过连接第三泵P3和第一压力表的第三管线与石英砂柱4顶部进水口相连，所述的第一石英砂柱4的柱底出水口通过装有第二压力表的第四管线与三价铬离子交换柱5的柱底进水口相连通，所述的三价铬离子交换柱5的柱顶出水口通过装有第三压力表的第五管线与六价铬离子交换柱6柱顶进水口相连通，六价铬离子交换柱6柱底出水口通过装有第四压力表的第六管线与汞离子交换柱7柱底进水口相连通，汞离子交换柱7柱顶出水口通过出水管与出水桶8相连通，石英砂柱4柱顶接放气管并且柱底接放空管，在石英砂柱4、三价铬离子交换柱5、六价铬离子交换柱6以及汞离子交换柱7柱侧接有反冲洗出水管；所述的树脂再生装置包括通过装有第六泵P6的酸再生管与三价铬离子交换柱5和汞离子交换柱7柱顶酸液进口相连通的酸脱液桶10、通过装有第五泵P5的碱再生管与六价铬离子交换柱6柱顶碱液进口相连通的碱洗脱液桶9，通过反冲洗管分别与第一石英砂柱4、三价铬离子交换柱5、六价铬离子交换柱6以及汞离子交换柱7的各柱底的反冲洗口相连通的反冲洗桶11以及分别通过装有流量计的回收管线与三价铬离子交换柱5、六价铬离子交换柱6和汞离子交换柱7各柱底的再生液回收口相连通的再生液回收桶12。
石英砂柱4起到过滤作用去除废水中的悬浮物，之后以下进上出方式通过三价铬离子交换柱去除三价铬离子，再以上进下出方式通过六价铬离子交换柱去除六价铬离子，最后以下进上出方式通过汞离子交换柱去除汞离子，最后进入出水桶8。
如图2所示石英砂柱4与三价铬离子交换柱5、六价铬离子交换柱6以及汞离子交换柱7构造相同，均包括有机玻璃或玻璃钢材质壳体，在所述的壳体内上下分别设有布水器B，在所述的石英砂柱4壳体内填装有石英砂，在所述的三价铬离子交换柱5、六价铬离子交换柱6以及汞离子交换柱7内分别装填有树脂S，石英砂柱与三个离子交换柱之间顺序是经过综合考虑树脂对不同离子的选择性、树脂交换容量的充分利用、不同树脂型态出水、pH变化等因素而确定的。三价铬离子交换柱5内树脂可以采用D072(天津南开和成科技有限公司)，六价铬离子交换柱6内树脂以采用DEX-Hg(郑州勤实科技有限公司)，汞离子交换柱7内树脂可以采用DEX-Cr(郑州勤实科技有限公司)。
本装置的工作过程为：废水首先加入原水桶1，通过第一泵P1打入反应沉淀池2进行银离子沉淀回收，上清液通过右侧管道进入pH调节池3进行pH调节，之后由第三泵P3以3BV/h的流速将废水打入石英砂柱上端，以喷淋的方式通过石英砂柱4，起到过滤作用，之后以下进上出方式通过三价铬离子交换柱5去除三价铬离子，再以上进下出方式通过六价铬离子交换柱6去除六价铬离子，然后以下进上出方式通过汞离子交换柱7去除汞离子，最后进入出水桶8。当处理水样达到140BV左右时树脂基本饱和，此时关闭进水，开启反冲洗***进行反冲洗，之后酸洗脱液以2BV/h流速分别进入三价铬离子交换柱和汞离子交换柱进行洗脱，碱洗脱液以3BV/h流速进入六价铬离子交换柱进行洗脱，分别回收再生液。
采用本装置针对实验室COD废水进行的处理，处理效果如下：
表1.处理前后水质参数
从表中可以看出，对废水中的Ag+采用AgCl沉淀法进行处理，在初始浓度为3550mg/L，沉淀剂投加量为4g NaCl/L废水、沉淀90min的条件下，去除率可达99％以上。分别采用强酸性阳离子交换树脂D072和DEX-Hg对废水中的Cr3+和Hg2+进行吸附去除，去除率可达90％和97％，树脂DEX-Cr对废水中六价铬的吸附去除率可达99.3％。可见本装置对多种重金属离子都有很好的去除效果。

Claims (2)

1.一种用于回收重金属离子的连续多级离子交换处理装置，其特征在于:它包括废水处理装置和树脂再生装置两个部分，其中废水处理装置包括用于存储废水的原水桶，原水桶通过连接有第一泵的第一管线与用于银离子沉淀回收的反应沉淀池相连通，所述的反应沉淀池池底通过装有阀的出水管线与氯化银回收罐相连，所述的反应沉淀池通过装有第二泵的沉淀剂输送管线与沉淀剂池相连通，开在所述的反应沉淀池上部的上清液出口通过第二管线与pH调节桶进水口相连通，所述的pH调节桶与石英砂柱、三价铬离子交换柱、六价铬离子交换柱以及汞离子交换柱依次串联连接，其中pH调节桶的出水口通过连接第三泵和第一压力表的第三管线与石英砂柱顶部进水口相连，所述的第一石英砂柱的柱底出水口通过装有第二压力表的第四管线与三价铬离子交换柱的柱底进水口相连通，所述的三价铬离子交换柱的柱顶出水口通过装有第三压力表的第五管线与六价铬离子交换柱柱顶进水口相连通，六价铬离子交换柱柱底出水口通过装有第四压力表的第六管线与汞离子交换柱柱底进水口相连通，汞离子交换柱柱顶出水口通过出水管与出水桶相连通，石英砂柱柱顶接放气管并且柱底接放空管，在石英砂柱、三价铬离子交换柱、六价铬离子交换柱以及汞离子交换柱柱侧接有反冲洗出水管；所述的树脂再生装置包括通过装有第六泵的酸再生管与三价铬离子交换柱和汞离子交换柱柱顶酸液进口相连通的酸脱液桶、通过装有第五泵的碱再生管与六价铬离子交换柱柱顶碱液进口相连通的碱洗脱液桶，通过反冲洗管分别与第一石英砂柱、三价铬离子交换柱、六价铬离子交换柱以及汞离子交换柱的各柱底的反冲洗口相连通的反冲洗桶以及分别通过装有流量计的回收管线与三价铬离子交换柱、六价铬离子交换柱和汞离子交换柱各柱底的再生液回收口相连通的再生液回收桶。
2.根据权利要求1所述的用于回收重金属离子的连续多级离子交换处理装置,其特征在于:所述的石英砂柱与三价铬离子交换柱、六价铬离子交换柱以及汞离子交换柱构造相同，均包括有机玻璃或玻璃钢材质壳体，在所述的壳体内上下分别设有布水器，在所述的石英砂柱壳体内填装有石英砂，在所述的三价铬离子交换柱、六价铬离子交换柱以及汞离子交换柱内分别装填有树脂。
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CN106391147A (zh) * 2016-03-23 2017-02-15 江苏核电有限公司 核电站蒸汽发生器排污水净化***树脂再生后冲洗方法
CN107089703A (zh) * 2017-05-19 2017-08-25 深圳市深投环保科技有限公司 阶层式废水处理***
CN107698067A (zh) * 2017-11-15 2018-02-16 维科诚（苏州）光伏科技有限公司 一种湿法黑硅的银废液处理装置

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