公布日：2024.12.24
申請(qǐng)日：2023.06.21
分類(lèi)號(hào)：C02F9/00(2023.01)I;C02F1/72(2023.01)N;C02F1/32(2023.01)N;C02F1/44(2023.01)N;C02F103/16(2006.01)N
摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種電鍍鎳沖洗廢水光催化氧化及零排放的方法，包括如下步驟：待處理的電鍍鎳沖洗廢水與H2O2在管道混合器Ⅰ內(nèi)混合停留；所催化反應(yīng)器Ⅰ裝填有復(fù)合分子篩催化劑，和若干紫外燈管；光催化反應(yīng)器Ⅰ的出水進(jìn)入微濾過(guò)濾器Ⅰ，在微濾過(guò)濾器Ⅰ內(nèi)進(jìn)行催化劑和水的分離；將微濾過(guò)濾器Ⅰ的出水加熱，加熱后的含鎳沖洗廢水側(cè)的水蒸汽穿過(guò)膜蒸餾系統(tǒng)的膜后進(jìn)入蒸汽側(cè)，在水蒸汽側(cè)利用真空泵將透過(guò)膜的水蒸汽抽至冷凝器內(nèi)；濃縮液與H2O2在管道混合器Ⅱ內(nèi)混合，混合后進(jìn)入光催化反應(yīng)器Ⅱ；出水進(jìn)入微濾過(guò)濾器Ⅱ，在微濾過(guò)濾器Ⅱ內(nèi)進(jìn)行催化劑和水的分離。本發(fā)明的方法，多種成分可以循環(huán)利用，不產(chǎn)生廢棄物，具有經(jīng)濟(jì)和環(huán)保雙重效果。
權(quán)利要求書(shū)
1.一種電鍍鎳沖洗廢水光催化氧化及零排放的方法，其特征在于：包括如下步驟：(1)待處理的電鍍鎳沖洗廢水與H2O2在管道混合器Ⅰ內(nèi)混合，H2O2的投加量按照H2O2：COD為2:1～3:1；混合后進(jìn)入光催化反應(yīng)器Ⅰ，電鍍鎳沖洗廢水在光催化反應(yīng)器Ⅰ內(nèi)的水力停留時(shí)間為1～3h；所述光催化反應(yīng)器Ⅰ裝填有高效復(fù)合分子篩催化劑，同時(shí)設(shè)置了若干紫外燈管；所述高效復(fù)合分子篩催化劑為負(fù)載了硝酸錳、硝酸鐵和二氧化鈦復(fù)合催化劑的分子篩；(2)光催化反應(yīng)器Ⅰ的出水進(jìn)入微濾過(guò)濾器Ⅰ，在微濾過(guò)濾器Ⅰ內(nèi)進(jìn)行催化劑和水的分離；微濾膜采用管式微濾膜，經(jīng)微濾之后的產(chǎn)水進(jìn)入膜蒸餾反應(yīng)器進(jìn)行濃縮，濃縮液中主要是催化劑，返回光催化反應(yīng)器Ⅰ循環(huán)使用；(3)采用兩級(jí)膜蒸餾濃縮工藝，將微濾沖洗廢水過(guò)濾器Ⅰ的出水加熱至50～80℃，加熱后的含鎳沖洗廢水側(cè)的水蒸汽穿過(guò)膜蒸餾系統(tǒng)的膜后進(jìn)入蒸汽側(cè)，在水蒸汽側(cè)利用真空泵將透過(guò)膜的水蒸汽抽至冷凝器內(nèi)；膜濃縮后的濃縮液循環(huán)至膜蒸餾組件的入口處繼續(xù)濃縮，直至濃縮液中鎳的含量達(dá)到電鍍液的要求，開(kāi)始排放部分濃縮液，濃縮液進(jìn)入后續(xù)處理系統(tǒng)繼續(xù)處理；(4)經(jīng)膜蒸餾濃縮后，濃縮液與H2O2在管道混合器Ⅱ內(nèi)混合，H2O2的投加量按照H2O2：COD為4.:1～6:1，混合后進(jìn)入光催化反應(yīng)器Ⅱ，濃縮液在光催化反應(yīng)器Ⅱ內(nèi)的水力停留時(shí)間為36～48h；所述光催化反應(yīng)器Ⅱ裝填有高效復(fù)合分子篩催化劑，同時(shí)設(shè)置了若干紫外燈管；在光催化反應(yīng)器內(nèi)繼續(xù)將濃縮液中的有機(jī)物分解，進(jìn)一步降低有機(jī)物的濃度；(5)光催化反應(yīng)器Ⅱ的出水進(jìn)入微濾過(guò)濾器Ⅱ，在微濾過(guò)濾器Ⅱ內(nèi)進(jìn)行催化劑和水的分離；微濾過(guò)濾器Ⅱ的產(chǎn)水去除有機(jī)物，濃縮鎳重新作為鍍液循環(huán)使用，濃縮液中主要是催化劑，返回光催化反應(yīng)器Ⅱ循環(huán)使用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電鍍鎳沖洗廢水光催化氧化及零排放的方法，其特征在于：步驟(1)所述的紫外燈管之間的間距為5～15cm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電鍍鎳沖洗廢水光催化氧化及零排放的方法，其特征在于：步驟(1)所述的高效復(fù)合分子篩催化劑的制備工藝包括：a.選擇Y型分子篩，分子篩的粒徑50～200目，用去離子水將分子篩沖洗干凈，烘干；b.烘干后的分子篩浸泡于硝酸溶液中，加入硝酸錳(Mn(NO3)2)和硝酸鐵(Fe(NO3)3)，其中硝酸錳和硝酸鐵的摩爾比為1:1～3:1；將溶液加熱至80～85℃，恒溫反應(yīng)3～5h；c.反應(yīng)結(jié)束后真空抽濾濾干水分，放置于干燥箱中100-110℃烘干至恒重，將硝酸錳和硝酸鐵負(fù)載在分子篩表面；d.將鈦酸四丁酯(CH3CH2O)4Ti)加入到聚乙二醇中，聚乙二醇和鈦酸四丁酯的比例為4：1～6:1，然后加入無(wú)水乙醇，無(wú)水乙醇的加入量為鈦酸四丁酯的4～6倍，充分?jǐn)嚢枋光佀崴亩□コ浞秩芙�，形成無(wú)色的透明溶膠；將負(fù)載了硝酸錳和硝酸鐵的分子篩與透明溶膠混合均勻，放置于水熱反應(yīng)釜中，將水熱反應(yīng)釜放置于溫度在140～160℃的加熱裝置中，保持6～8h，然后冷卻至室溫；e.分別用蒸餾水和無(wú)水乙醇洗滌，直至中性，70-95℃下烘干至恒重；得到負(fù)載了硝酸錳、硝酸鐵和二氧化鈦復(fù)合催化劑的分子篩。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電鍍鎳沖洗廢水光催化氧化及零排放的方法，其特征在于：步驟a所述的Y型分子篩為微孔孔徑相對(duì)較大的Y型分子篩；步驟a所述烘干溫度為100-110℃。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電鍍鎳沖洗廢水光催化氧化及零排放的方法，其特征在于：步驟b所述硝酸溶液的質(zhì)量濃度為10～30％。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電鍍鎳沖洗廢水光催化氧化及零排放的方法，其特征在于：步驟e所述烘干溫度為75-90℃。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電鍍鎳沖洗廢水光催化氧化及零排放的方法，其特征在于：步驟(2)所述過(guò)濾采用錯(cuò)流過(guò)濾；所述微濾系統(tǒng)的循環(huán)量為產(chǎn)水量的5～20倍，微濾膜過(guò)濾精度1μm～10μm，通量200～600L/m2·h，運(yùn)行壓力0.3～1.0MPa。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電鍍鎳沖洗廢水光催化氧化及零排放的方法，其特征在于：步驟(3)所述加熱可以采用蒸汽加熱、電加熱或采用廢煙氣加熱。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電鍍鎳沖洗廢水光催化氧化及零排放的方法，其特征在于：步驟(4)中，光催化反應(yīng)器Ⅱ的構(gòu)造與光催化反應(yīng)器Ⅰ相同；步驟(5)中，微濾過(guò)濾器Ⅱ與微濾過(guò)濾器Ⅰ的構(gòu)造相同，運(yùn)行參數(shù)相同。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電鍍鎳沖洗廢水光催化氧化及零排放的方法，其特征在于：步驟(1)中處理前電鍍鎳沖洗廢水的水質(zhì)如下：Ni2+300～1000mg/L，Cl-80～300mg/L，SO42-250～800mg/L，B20～70mg/L，COD80～400mg/L。
發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種電鍍鎳沖洗廢水的零排放方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案是，一種電鍍鎳沖洗廢水光催化氧化及零排放的方法，包括如下步驟：
(1)待處理的電鍍鎳沖洗廢水與H2O2在管道混合器Ⅰ內(nèi)混合，H2O2的投加量按照H2O2：COD為2:1～3:1；混合后進(jìn)入光催化反應(yīng)器Ⅰ，電鍍鎳沖洗廢水在光催化反應(yīng)器Ⅰ內(nèi)的水力停留時(shí)間為1～3h；所述光催化反應(yīng)器Ⅰ裝填有高效復(fù)合分子篩催化劑，同時(shí)設(shè)置了若干紫外燈管；所述高效復(fù)合分子篩催化劑為負(fù)載了硝酸錳、硝酸鐵和二氧化鈦復(fù)合催化劑的分子篩；
(2)光催化反應(yīng)器Ⅰ的出水進(jìn)入微濾過(guò)濾器Ⅰ，在微濾過(guò)濾器Ⅰ內(nèi)進(jìn)行催化劑和水的分離；微濾膜采用管式微濾膜，經(jīng)微濾之后的產(chǎn)水進(jìn)入膜蒸餾反應(yīng)器進(jìn)行濃縮，濃縮液中主要是催化劑，返回光催化反應(yīng)器Ⅰ循環(huán)使用；
(3)采用兩級(jí)膜蒸餾濃縮工藝，將微濾沖洗廢水過(guò)濾器Ⅰ的出水加熱至50～80℃，加熱后的含鎳沖洗廢水側(cè)的水蒸汽穿過(guò)膜蒸餾系統(tǒng)的膜后進(jìn)入蒸汽側(cè)，在水蒸汽側(cè)利用真空泵將透過(guò)膜的水蒸汽抽至冷凝器內(nèi)；膜濃縮后的濃縮液循環(huán)至膜蒸餾組件的入口處繼續(xù)濃縮，直至濃縮液中鎳的含量達(dá)到電鍍液的要求，開(kāi)始排放部分濃縮液，濃縮液進(jìn)入后續(xù)處理系統(tǒng)繼續(xù)處理；
(4)經(jīng)膜蒸餾濃縮后，濃縮液與H2O2在管道混合器Ⅱ內(nèi)混合，H2O2的投加量按照H2O2：COD為4.:1～6:1，混合后進(jìn)入光催化反應(yīng)器Ⅱ，濃縮液在光催化反應(yīng)器Ⅱ內(nèi)的水力停留時(shí)間為36～48h；所述光催化反應(yīng)器Ⅱ裝填有高效復(fù)合分子篩催化劑，同時(shí)設(shè)置了若干紫外燈管；在光催化反應(yīng)器內(nèi)繼續(xù)將濃縮液中的有機(jī)物分解，進(jìn)一步降低有機(jī)物的濃度；
(5)光催化反應(yīng)器Ⅱ的出水進(jìn)入微濾過(guò)濾器Ⅱ，在微濾過(guò)濾器Ⅱ內(nèi)進(jìn)行催化劑和水的分離；微濾過(guò)濾器Ⅱ的產(chǎn)水去除有機(jī)物，濃縮鎳重新作為鍍液循環(huán)使用，濃縮液中主要是催化劑，返回光催化反應(yīng)器Ⅱ循環(huán)使用。
步驟(1)中，在光催化反應(yīng)器Ⅰ中，H2O2作為氧化劑，在催化劑和紫外燈管的共同作用下，將沖洗廢水中的有機(jī)污染物氧化分解為二氧化碳和水等無(wú)害物質(zhì)。H2O2分解為H2O和O2，不會(huì)增加新的物質(zhì)；催化劑作為氧化反應(yīng)的催化劑本身不參加反應(yīng)，也不會(huì)產(chǎn)生變化，在反應(yīng)后回收循環(huán)利用，不影響濃縮回收后電鍍液的使用。
步驟(2)中，微濾沖洗廢水過(guò)濾器Ⅰ可以將催化劑和水中的懸浮物去除，有利于膜蒸餾系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。
步驟(3)中，在水蒸汽側(cè)利用真空泵將透過(guò)膜的水蒸汽抽至冷凝器內(nèi)，這樣保證膜兩側(cè)的蒸汽壓差，水蒸汽在冷凝器內(nèi)冷凝為冷凝水，冷凝水返回生產(chǎn)工藝?yán)�；為保證產(chǎn)水水質(zhì)，可以采用多級(jí)串聯(lián)濃縮，后面幾級(jí)的產(chǎn)水作為第一級(jí)的進(jìn)水。膜蒸餾系統(tǒng)的膜為疏水性膜，只允許水蒸汽通過(guò)。
（發(fā)明人：侯紅娟;李秀軍;尹婷婷;武晟;葉倩;張文麒;王俊怡）
