專利名稱：納濾法處理電鍍漂洗水的清潔生產(chǎn)方法
納濾法處理電鍍漂洗水的清潔生產(chǎn)方法技術(shù)領(lǐng)域一種納濾法處理電鍍漂洗水的清潔生產(chǎn)方法，屬于電鍍廢水處理與資源回 收技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明采用納濾膜， 一步法濃縮處理電鍍漂洗水。透過液回用于 漂洗槽，濃縮液經(jīng)簡單處理后回用于電鍍槽，完全回收了水資源和重金屬資源， 真正意義上做到過程零排放的清潔生產(chǎn)工藝。
技術(shù)背景電鍍工業(yè)漂洗過程中會產(chǎn)生大量含重金屬離子的廢水，重金屬離子能與多 種無機物、有機物絡(luò)合生成溶于水的鹽，任意排放會污染環(huán)境，危害人類健康。 如果這些廢水中的重金屬離子能有效地被富集，漂洗水就有可能被回收再利用。目前處理與回收重金屬的主要方法有:化學還原沉淀、吸附、微電解、蒸發(fā)、膜 分離以及離子交換等。[[l] Hatfield T L, Kelvin T L, Pierce D T. Electrochemical remediation of metal-bearing waste waters. Part 1: Copper removal form simulated drainage waters [J], Journal of Applied Electrochemical, 1996, 26: 567 —574.[2]屠振密，黎德育，李寧，潘莉，張景雙.化學鍍鎳廢水處理的現(xiàn)狀和進展[J].電鍍 與環(huán)保，2003， 23(2): 1—5.[3]唐娜娜，馬少健.廢棄物料中鈷、鎳的回收[J].有 色礦冶，2005， 21(7): 113 — 114.]，這些傳統(tǒng)的工藝中存在如下問題(1)需要 大劑量的化學物質(zhì)；(2)消除了直接再回收利用重金屬離子的可能性；(3)需要處 理的污泥含有大量的有機物和重金屬，形成新的固體污染物，處理時也相當困 難。近年來，采用膜分離技術(shù)處理電鍍廢水得到廣泛的研究，尤其是納濾(NF) 技術(shù)，自問世以來一直受到了人們的極大關(guān)注，并迅速得到廣泛的應(yīng)用[[4] Petersen R J.Composite reverse osmosis and nanofiltration membrane [J]. J Membr Sci,1993， 83: 81 .[5] Rautenbach R,Groschl A. Separation potential of nanofiltration membranes [J]. Desalination ,1990,77: 73_84.]。納濾膜在應(yīng)用中具有以下顯著 特點(1)物理截留或截留篩分效應(yīng)，能有效地截留較小的溶解組分；(2)荷電 性[問 Wang X L , Tsuru T , Nakao S , etal. Electrolyte transport through nanofiltration membranes by the Space-charge model and the comparison with Teorell-Meyer-Sievers model [J]. J Membr Sci, 1995, 103: 117 —133.]，即選擇性截 留，對單價離子的截留率較低(40%~80%)[[7] 丁桓如,杜方正，王禮海.膜技術(shù) 在我國電廠水處理中的應(yīng)用現(xiàn)狀和前景[J].上海電力學院學報,2002, 18 (3): 271.]，對二價及多價離子的截留率則較高，所以可以截留住大部分重金屬離子， 實現(xiàn)重金屬離子的富集，可代替?zhèn)鹘y(tǒng)工程中的脫鹽、濃縮等多個步驟，故比較 經(jīng)濟；(3)與反滲透相比操作壓力低，透過流率大[[8] Xu Y Z, Lebrun R E. Comparison of nanofiltration properties of two membranes using electrolyte and non-electrolyte solutes[J]. Desalination, 1999, 122: 95 — 106.]。 (4)與蒸發(fā)法或其 他有"相"變的處理方法相比，膜法對電鍍廢水的處理過程，沒有"相"變，因而能耗低；(5)納濾法處理設(shè)備占地面積小，設(shè)備緊湊，易自控，可連續(xù)操作。目前利用膜分離方法處理電鍍生產(chǎn)廢水的方法，如中國專利申請?zhí)枮?03157655.9的"電鍍廢水處理零排放的膜分離方法"，披露一種電鍍廢水治理的方 法，該方法將經(jīng)過預(yù)處理的電鍍廢水再經(jīng)過一級納濾，納濾后得到的濃縮水經(jīng) 過二級苦咸水反滲透膜繼續(xù)濃縮，濃縮水最后經(jīng)過三級海水反滲透膜分離濃縮， 并提供一個電鍍鎳廢水處理的實例，經(jīng)過整個系統(tǒng)在常溫下操作，將電鍍鎳廢 水濃縮了 100倍左右。該技術(shù)克服了傳統(tǒng)方法的不足，但對于工業(yè)應(yīng)用來說操 作復雜，生產(chǎn)成本高，工藝繁瑣。本發(fā)明人前期研究成果專利200610096133.9， 采用截留相對分子質(zhì)量為80Da的TFC -S型納濾膜，處理含N產(chǎn)電鍍廢水，Ni2+ 離子的截留率大于99%，料液可濃縮至17000mg/L，濃液達到直接回用于電鍍 槽的要求。濃縮過程中87.5%的透過液二價離子濃度小于1.0mg/L， 9.62 %的透 過液N產(chǎn)離子濃度小于2.3mg/L，這兩部分的透過液可直接回用于漂洗槽，2.88 。/。的透過液N嚴離子濃度小于15mg/L，可與料液混合進料。即使在較高的濃縮 比下，仍保持較高的膜通量，但濃液的回用工藝受到一些限制。所以，本發(fā)明采用一步納濾膜法處理濃縮電鍍漂洗水，濃液適用于不同電 鍍工藝的回用要求；具有工藝簡單，投資小，生產(chǎn)成本低，可完全回收水和重 金屬離子資源，達到過程零排放的清潔生產(chǎn)工藝。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種利用新的一步納濾法處理 濃縮電鍍漂洗水的方法，既可節(jié)約電鍍行業(yè)水資源，又可以充分利用重金屬資 源，消除對環(huán)境造成的污染和降低電鍍行業(yè)的生產(chǎn)成本，實現(xiàn)電鍍工藝的清潔 生產(chǎn)。按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，所述納濾法處理電鍍廢水的清潔生產(chǎn)方法包括a、 納濾膜濃縮分離將電鍍廢水用納濾膜進行濃縮分離，操作壓力為0.8MPa 2.4MPa，對于電鍍廢水經(jīng)納濾膜處理后的二價離子濃度小于或等于 3mg/L的透過液作為漂洗水回用，對于二價離子的濃度大于3mg/L的透過液與 進料電鍍廢水混合進入納濾膜處理；對二價離子的截留率大于98%，最高可達 99.5%以上；b、 濃縮液回用納濾膜濃縮液回用于電鍍槽中使用；或經(jīng)過下述步驟中的 一種或幾種處理方式處理、除去雜質(zhì)后再回用于電鍍槽中使用；所述處理方式 包括活性碳、弱電流電解及用堿溶液沉淀后再用酸溶液提純，除去雜質(zhì)回用 于電鍍槽中使用。納濾膜濃縮分離前，先對電鍍廢水進行預(yù)處理對會造成納濾膜污染的電 鍍廢水用過濾器、活性碳吸附、超濾膜中的一種或幾種，除去電鍍廢水中的陽 極泥、碎片顆粒雜質(zhì)、懸浮物及有機物等雜質(zhì)。所處理的電鍍廢水為含二價或三價金屬離子的電鍍廢水。納濾膜表征截留分子質(zhì)量為80Da 200Da。所述堿溶液是氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉及碳酸鉀 中的一種或幾種溶液；所述酸溶液是硫酸、鹽酸、硝酸中的一種或幾種溶液。 上述方法所用的設(shè)備如下在水泵的出水口利用管道連接預(yù)處理器；對會造成納濾膜污染的電鍍廢水， 用預(yù)處理器除去電鍍廢水中的陽極泥、碎片顆粒雜質(zhì)、懸浮物及有機物； 在預(yù)處理器的出口利用管道連接濃縮液槽； 在濃縮液槽的出口連接增壓泵及多級泵；在多級泵的出口利用管道連接納濾膜濃縮分離器，將電鍍廢水用納濾膜進 行濃縮分離；在納濾膜濃縮分離器上設(shè)置二價離子濃度小于或等于3mg/L的透 過液出口，及二價離子濃度大于3mg/L的透過液出口，并在二價離子濃度小于 或等于3mg/L的透過液出口利用管道與濃縮液槽連接，在二價離子濃度大于 3mg/L的透過液出口利用管道與透過液槽連接，并在所述管道上分別設(shè)置流量 計。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在1、 由于該納濾膜的截留相對分子質(zhì)量小到80Da，所以基本可以截留大部分 有機物，并且經(jīng)過驗證，其可以截留大于98%的二價離子；操作過程中，無需 添加化學物質(zhì)，沒有相變；透過液可以完全回用，不會造成二次污染；并且流 程簡單、投資少、設(shè)備占地小、操作費用低。2、 系統(tǒng)采用納濾的方法，可以將電鍍漂洗水濃縮，濃縮液直接回到電鍍槽， 大部分氯化鈉等低價鹽透過膜元件，而N產(chǎn)被截留濃縮，濃縮后的溶液可以直 接回用到全光鎳電鍍槽作生產(chǎn)用；或濃縮液用NaOH溶液處理，產(chǎn)生沉淀物， 將沉淀物從溶液中分離出來，對沉淀物用H2S04溶液處理并提純后，得到高純 度的硫酸鎳，可以回用于啞鎳等電鍍槽；或?qū)Τ恋砦镉肏C1溶液處理并提純后， 得到高純度的氯化鎳，可以回用于化學鎳電鍍槽；可以適用于各種電鍍工藝的 重金屬資源回用，透過液作為漂洗水回用，為電鍍行業(yè)提供了一種廢棄化學品 回收，生產(chǎn)廢水回用的清潔生產(chǎn)工藝，減少了生產(chǎn)對環(huán)境的污染，實現(xiàn)電鍍廢 水的零排放。3、 經(jīng)本發(fā)明方法處理后，電鍍鎳廢水中水的總回用率大于90%，重金屬資 源的回收率大于95%。


圖1工藝流程框圖。圖2工藝裝置示意圖。
具體實施方式
如圖2所示在水泵l的出水口利用管道連接預(yù)處理器2;對會造成納濾膜 污染的電鍍廢水，用預(yù)處理器除去電鍍廢水中的陽極泥、碎片顆粒雜質(zhì)、懸浮 物及有機物；在預(yù)處理器2的出口利用管道連接濃縮液槽3;在濃縮液槽3的出口連接增壓泵4及多級泵5;在多級泵5的出口利用管道連接納濾膜濃縮分離器6，將電鍍廢水用納濾膜 進行濃縮分離；在納濾膜濃縮分離器6上設(shè)置二價離子濃度小于或等于3mg/L 的透過液出口，及二價離子濃度大于3mg/L的透過液出口，并在二價離子濃度 小于或等于3mg/L的透過液出口利用管道與濃縮液槽3連接，在二價離子濃度 大于3mg/L的透過液出口利用管道與透過液槽7連接，并在所述管道上分別設(shè) 置流量計8。廢水經(jīng)水泵進入預(yù)處理器2進行預(yù)處理，在預(yù)處理后，進入濃縮液槽3內(nèi)， 再經(jīng)增壓泵4及多級泵5送至納濾膜濃縮分離器6進行納濾處理，處理后的透 過液進入透過液槽7內(nèi)，處理后的濃縮液回至濃縮液槽3內(nèi)。本發(fā)明基于納濾技術(shù)的應(yīng)用，其理論依據(jù)在于(1)物理截留或截留篩分效 應(yīng)，能有效地截留較小的溶解組分；(2)荷電性，即選擇性截留，對單價離子的 截留率較低(40% 80%)，從而可以減少單價離子在電鍍槽中的富集，提高濃縮 液的回用價值。對二價及多價離子的截留率則較高(98%以上)，所以可以截留大 部分重金屬離子，實現(xiàn)金屬離子的富集。本發(fā)明的技術(shù)方案如下1) 、電鍍廢水的預(yù)處理對不會造成納濾膜污染的比較潔凈的電鍍廢水，無須預(yù)處理，直接進行納 濾處理；對容易造成納濾膜污染的電鍍廢水，例如含有陽極泥、碎片顆粒雜質(zhì) 或濁度大于4NTU的廢水用預(yù)處理器2(包括袋式過濾器、纖維過濾器、微濾、 砂濾等)濾除陽極泥及碎片顆粒雜質(zhì)；對含有有機物的廢水用活性碳吸附過濾廢 水中的有機物；用超濾膜濾除廢水中的懸浮物。根據(jù)水質(zhì)特點用過濾器、活性 碳吸附、超濾膜中的一種或幾種，除去廢水中的陽極泥、碎片顆粒雜質(zhì)、懸浮 物及有機物中的一種或幾種物質(zhì)。2) 、納濾膜濃縮分離將經(jīng)過預(yù)處理的廢水用截留相對分子質(zhì)量80Da 200Da的納濾膜用于濃縮 分離，操作壓力為0.8MPa 2.4MPa，對于二價離子濃度小于或等于3mg/L的透 過液可以作為漂洗水回用，對于二價離子濃度大于3mg/L的透過液與料液混合 進入納濾處理；濃縮液回到電鍍槽使用；對二價離子的截留率大于98%。3) 、濃縮液回用納濾膜濃縮液可直接回用于電鍍槽或經(jīng)過活性碳、弱電流電解及堿溶液沉淀 后再用酸溶液提純中的一種或幾種方法，除去雜質(zhì)再回用于電鍍槽中使用。 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
進行詳細說明。圖1所示為本發(fā)明實施例的工藝流程，如圖1所示，包括預(yù)處理、納濾膜分 離、濃縮液和透過液回用。處理電鍍含N產(chǎn)廢水 1、預(yù)處理首先將N產(chǎn)的濃度為4000mg/L的電鍍鎳廢水經(jīng)過5pm布袋過濾器，將廢水 中的陽極泥、碎片等的大懸浮雜質(zhì)濾去；接著采用活性碳吸附法吸附廢水中的大部分有機物，減輕有機物對膜組件的污染；再經(jīng)過超濾裝置，在0.1MPa下對 廢水進一步分離，除去廢水中細小的懸浮物，從而起到保護膜元件、延長其使 用壽命的作用。2、納濾膜分離經(jīng)過預(yù)處理后的廢水由增壓泵4、多級泵5在2.0MPa壓力下進入納濾膜濃 縮分離器6進行分離，該納濾膜為美國KOCH公司生產(chǎn)的TFC -S型納濾膜， 其相對分子質(zhì)量截留范圍為80(道爾頓)，納濾膜表面荷正電，對不同電荷和不同 價態(tài)的離子具有不同的Do皿an電位，納濾膜獨有的表面特征和孔徑?jīng)Q定了其獨 特的性能。其對一價離子截留率較低，而對二價離子具有較高的截留率，即對 不同價態(tài)的金屬離子具有選擇性截留。本系統(tǒng)釆用的納濾膜在2.0MPa壓力，對 氯化鈉的截留率較低，只有20%左右，而對二價離子的截留率可高達99%以上。 大部分的氯化鈉透過膜元件，而N產(chǎn)被截留濃縮，濃縮后的溶液可以直接回用 到光鎳電鍍槽作生產(chǎn)用；濃縮液用NaOH溶液處理，產(chǎn)生沉淀物，將沉淀物從 溶液中分離出來，對沉淀物用H2S04溶液處理并提純后，得到高純度的硫酸鎳， 可以回用于椏鎳等電鍍槽；對沉淀物用HC1溶液處理并提純后，得到高純度的 氯化鎳，可以回用于化學鎳電鍍槽。為了減輕膜面的污染，延長膜的使用壽命， 清水定期對裝置進行沖洗，通量恢復狀況良好。經(jīng)過納濾系統(tǒng)濃縮后，N產(chǎn)濃度 達到22000mg/L，對N產(chǎn)的截留率可以大于99%。本發(fā)明實施例的方法具有一定的參照性。對于其它二價或三價金屬離子的電 鍍廢水可直接適用，如電鍍Z^+、 Ci^或C,的廢水。
權(quán)利要求
1、一種納濾法處理電鍍廢水的清潔生產(chǎn)方法，其特征是a、納濾膜濃縮分離將電鍍廢水用納濾膜進行濃縮分離，操作壓力為0.8MPa～2.4Mpa；對于電鍍廢水經(jīng)納濾膜處理后二價離子濃度小于或等于3mg/L的透過液作為漂洗水回用，對于二價離子濃度大于3mg/L的透過液與進料電鍍廢水混合后再進入納濾膜處理；對二價離子的截留率大于98％；b、濃縮液回用將二價離子濃度小于或等于3mg/L的透過液直接回用于電鍍槽中使用；或經(jīng)過下述步驟中的一種或幾種處理方式處理，除去雜質(zhì)后再回用于電鍍槽中使用；所述處理方式包括活性碳、弱電流電解或用堿溶液沉淀后再用酸溶液提純；
2、 如權(quán)利要求1所述納濾法處理電鍍廢水的清潔生產(chǎn)方法，其特征是在對納濾膜濃縮分離前，先對電鍍廢水進行預(yù)處理對會造成納濾膜污染的電鍍廢水用過濾器、活性碳吸附、超濾膜中的一種或幾種，除去電鍍廢水中的陽極 泥、碎片顆粒雜質(zhì)、懸浮物及有機物。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所處理的電鍍廢水為含二價或三價金屬離子的電鍍廢水。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是納濾膜表征截留分子質(zhì)量為80Da 200Da。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述堿溶液是氫氧化鈉、氫氧 化鉀、碳酸鈉及碳酸鉀中的一種或幾種溶液；所述酸溶液是硫酸、鹽酸、硝酸中的一種或幾種溶液。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l所述方法中使用的設(shè)備，其特征是在水泵的出水口利 用管道連接預(yù)處理器；對會造成納濾膜污染的電鍍廢水，用預(yù)處理器除去電鍍 廢水中的陽極泥、碎片顆粒雜質(zhì)、懸浮物及有機物；在預(yù)處理器的出口利用管道連接濃縮液槽； 在濃縮液槽的出口連接增壓泵及多級泵；在多級泵的出口利用管道連接納濾膜濃縮分離器，將電鍍廢水用納濾膜進 行濃縮分離；在納濾膜濃縮分離器上設(shè)置二價離子濃度小于或等于3mg/L的透 過液出口，及二價離子濃度大于3mg/L的透過液出口，并在二價離子濃度小于 或等于3mg/L的透過液出口利用管道與濃縮液槽連接，在二價離子濃度大于 3mg/L的透過液出口利用管道與透過液槽連接。
全文摘要
一種一步納濾法處理電鍍漂洗水的清潔生產(chǎn)方法，屬于電鍍廢水資源化處理技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明包括預(yù)處理和納濾濃縮工藝以及濃縮液回用方法，二價離子的截留率大于98％，料液可濃縮至22000mg/L，透過液可直接回用于漂洗槽，濃縮液可回用于電鍍槽或經(jīng)活性碳、弱電流電解、化學提純中的一種或幾種處理除去雜質(zhì)回用于各種電鍍工藝槽。本發(fā)明真正意義上做到電鍍廢水完全回用，實現(xiàn)了零排放的清潔生產(chǎn)工藝；采用納濾膜處理電鍍漂洗水，即使在較高的濃度下，仍保持較高的膜通量，具有流程簡單、投資小、操作費用低、物料分配合理的特點，尤其適用于電鍍工業(yè)應(yīng)用。
文檔編號C02F1/44GK101402496SQ20081019551
公開日2009年4月8日 申請日期2008年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月15日
發(fā)明者周曉蘭, 孫余憑, 江 常, 瑾 顧 申請人:江南大學