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用电去离子技术回收重金属废水的研究

发布日期:2018-08-02   作者:环保水处理设备   分享:

回收重金属废水用EDI电去离子技术,是由电渗析和离子交换相互有机结合的膜分离脱盐技术。其具有连续运行、不用酸碱、可无人值守、环境好等优势。针对重金属废水的特点,设计了以阳树脂为主的阴、阳树脂分层填充的装置,采用这种技术,代替传统的离子交换技术,可实现重金属废水的回收和利用,达到闭路循环,零排放,无污染。
重金属废水是指含有铬、铜、镍、锌等重金属离子的工业废水。机械加工工业、矿山冶炼工业及部分化工企业,在生产过程中会产生这种废水。含低浓度重金属离子(<50mg/L)废水直接排放会对环境和人体造成巨大的危害111,因此在这种废水排放之前,必须用离子交换等方法加以处理,或改进工艺,实现闭路循环。这样,既回收了重金属,又回收了废水,达到零排放。
近年来,国内外不少学研究者开始尝试将电去离子(EDI)技术用于低浓度重金属废水,取得了一些进展。笔者针对重金属废水的特点,提出了以阳树脂为主的阴、阳树脂分层填充的EDI技术,并设计了实施的装置,有望实现产业化应用。
在2001年实施印刷电路板行业废水回用处理工程时就采用了EDI技术回用废水。最近,针对电镀废水和印刷电路板行业废水的特点,并依据lO余年来开发EDI技术的相关专利的经验,提出了一种回收重金属废水用的EDI方法及装置,将研制出这种产品并投放市场,满足社会的迫切需求。这样,既解决环境污染,又达到资源的重复利用。
1方法
回收重金属废水的EDI方法是按以下步骤实现的:
(1)对由阴、阳电极室和若干对阴、阳膜及相应个数的废水净化室与浓水室所组成的电去离子装置施加直流电场,使废水中所含的阴、阳离子向带相反电荷的电极移动;
(2)在离子迁移过程中废水净化室内的阳离子通过阳膜和阴离子通过阴膜分别进入浓水室,使离子的浓度增高,可回收利用从浓水室排出含重金属离子的浓水:
(3)在废水净化室中上部填充阳树脂,下部分层填充有阴、阳树脂,阴、阳树脂层各占的比例由其进水水质而定,这种树脂填充方法不会有重金属的氢氧化物沉淀生成;
(4)利用树脂对两价离子和单价离子吸附能力的差异,使两价离子得到优先吸附,并将其传递迁移至浓水室,使废水净化室的出水中几乎不含重金属离子,可回用,节约水资源。也可排放,排水水质能达到国家标准规定的重金属离子的排放要求,不污染环境。
上述方法的原理是建立在废水净化室内分层填充不同比例阴、阳树脂的基础上。上部只填充阳树脂,阳树脂优先吸附重金属离子,并在EDI过程中优先将重金属离子从废水净化室迁移至浓水室,因此,重金属离子基本上已从上部阳树脂层迁移完。由于该处EDI过程中不会发生水电离成旷和OH一的过程。因而不会产生阻碍EDI过程进行的重金属氢氧化物沉淀。

在上部阳树脂层中,也会有少量Na+离子,和与此时迁移出废水净化室的阳离子总量相等物质的量的阴离子,迁移出废水净化室,保持阴、阳离子两者物质的量相等。所以上部有除去重金属离子外还有部分除盐作用,使重金属废水的含盐量(或电导率)有所下降。下部填充有某一比例的阴、阳树脂,用于除去重金属废水中残留的盐分,在下部底层,由于水电离过程的进行,保持底层阴阳树脂处于再生后状态。从而使出水水质很好。


2装置
回收重金属废水用的EDI装置主要包括两侧端板和电极装置,交替排列的阴、阳膜,以及废水净化室和浓水室隔板,其特征是该装置呈长方形板框式,其废水净化室隔板内腔填有分层填装的不同比例的阴、阳树脂层。
图2是按照上述原理设计的回收重金属废水用EDI装置的剖面示意图。从图可知,该装置呈长方形板框式,它包括膜堆、两侧端板和电极装置。
长方形板框式膜堆由若干膜对15(图2中为双膜对)重叠叠放而成。每个膜对15依次由阳膜5、废水净化室6、阴膜7和浓水室8各一件组成,以固定的顺序交替排列。废水净化室6的厚度为10mm,浓水室8的厚度为2'---'3mm。其空腔内填充有离子交换树脂,上部为阳树脂13,下部为阳树脂13和阴树脂14的混合物,均为等空隙法分层填充。按树脂交换容量计,阴树脂层所占的百分率为0%~50%,阳树脂层则为50%"--100%,并联排列的膜对15的对数愈多,这种净水装置的处理水量也就愈大。
电极装置设置在膜堆外侧两端,包括负电极隔板2、负电极3、负电极室4、正电极室9、正电极lO和正电极隔板1l。电极装置中阳极是钌钛板、钌钛网、钌钛多孔板或石墨板,阴极是金属板多孔不锈钢板或导电的石墨板。
夹紧装置设置在电极装置外侧两端,包括左端板1和右端板12,以及16对螺栓16,按一定顺序拧紧螺栓,就可以将若干个膜对15、负电极隰板2、负电极3、正电极lO、正电极隔板11、左端板1和右端板12,压紧成一个整体装置。

注:1.左端板;2.负电极隔板;3.负电极;4.负电极室;5.阴膜;6.废水净化室;7.阳膜;8.浓水室;9.正电极
室:lO.正电极;11.正电极隔板;12.右端板;13.阳树脂:14.阴树脂;15.膜对;16.螺栓。
图2回收重金属废水用EDI装置(双膜对)的剖面示意图


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  1、智能型自洁过滤机 2、全程综合水处理器 3、全自动反冲洗过滤器 4、高频电子水处理仪 5、全自动软水器 6、机械过滤器及精密过滤器 7、旋流除砂器 8、手摇刷式过滤器 9、旁流水处理器 10、分水器、集水器、定压罐等非标产品11、换热器及换热机组 12、二氧化氯发生器、紫外线消毒器 13、各种焊接及组合式水箱 14、变频调速恒压供水设备及深井变频调速设备 15、中水及污水处理设备等。

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