一种去除水溶液中微量镉的方法

摘要

本发明涉及废水处理技术，特别是一种去除水溶液中微量镉的方法。本发明包括以下步骤：A、调pH值；B、沉淀反应；C、混凝；D、出水调pH值，本发明巧妙的利用酸碱指示剂百里酚酞指示剂和酚酞指示剂有效的控制适宜的pH值，避免了使用pH试纸有显色误差或pH计的有系统误差不能获得准确pH值，使大量的镉既能形成氢氧化镉沉淀，又能适当的控制碱的加入量，保证加入碳酸盐后剩余的镉尽可能形成碳酸镉颗粒，溶液中的镉Cd≤0.0032mg/L，利用铁试剂很好的混凝作用将镉的沉淀物混凝沉淀除去，并在混凝后沉降并离心除去含镉沉淀物溶液中加酸使溶液淡红色变成无色即可，pH＜8.0可排放。

说明书

技术领域

本发明涉及废水处理技术，特别是一种去除水溶液中微量镉的方法。

背景技术

水体镉污染受到世界各国的关注。随着水体镉污染爆发频次升高和污染日益严重，重点 流域及水环境敏感地区的地方部门对生产企业镉的排放限值执行《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)Ⅱ类标准(Cd≤0.005mg/L)，2006年我国新颁布的《生活饮用水卫生标准》，将 镉的浓度也作了严格的限定，限定Cd≤0.005mg/L。含镉废水的处理方法较多，根据镉含 量及镉存在形态的不同，所采用的处理方法也不同。目前除镉方法主要有物理法、化学法、 物理化学法和生物法，其中主要是以化学法为主，包括化学吸附法、化学沉淀法(氢氧化物 沉淀法和硫化物沉淀法)、电化学氧化还原法、铁氧化法、混凝沉淀法、螯合沉淀法、泡沫分 离法等。

专利“一种脱除水溶液中微量镉的方法”(授权公告号CN 102249450B),特点是通过对 在铬环境下生长植物的培养和剖析，通过控制溶液pH值，以及加入含铁试剂、碳酸盐和磷酸 盐或钼酸盐等，基本上除去含镉废液中的镉。此发明所用原料经济易得，未向体系中添加任 何含有害元素，废水处理时间短，试剂用量少，废渣产生量少，处理后的水溶液中镉含量小 于0.01mg/L，可排入二级管网。虽是一种环境友好型处理方法，可广泛应用于金属加工业、 电镀业、制革业和纺织业等领域所排放的含镉废水的处理。但此方法不能满足重点流域及水 环境敏感地区的地方部门对生产企业镉的排放限值执行《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)Ⅱ类标准或《生活饮用水卫生标准》(GB 5749-2005)(Cd≤0.005mg/L)的要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种去除水溶液中微量镉的方法，满足重点流域及水环境敏感地区 的地方部门对生产企业镉的排放限值执行《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)Ⅱ类标准 或《生活饮用水卫生标准》(GB 5749-2005)(Cd≤0.005mg/L)的要求。

本发明的技术方案：一种去除水溶液中微量镉的方法，包括以下步骤：

A、调pH值：先在含有二价镉的待处理水溶液中滴加质量浓度1‰的百里酚酞90％乙醇 溶液指示剂3—10滴，然后用碱(氢氧化钠或氢氧化钙)调溶液使溶液由无色转变成蓝色即可， 溶液的pH值≥9.4；

B、沉淀反应：向调好pH值≥9.4的含有二价镉的待处理水溶液加入沉淀剂碳酸盐(碳 酸钠或碳酸氢钠)5—50mg/L，搅拌转速600r/min，时间1—10min进行反应；

C、混凝：沉淀反应后，搅拌调速为200r/min的同时加入混凝剂铁试剂(氯化铁或聚合 硫酸铁),溶液由蓝色转变成无色即pH＜9.4，此时在溶液中滴加质量浓度5‰的酚酞90％乙醇 溶液指示剂3—10滴，溶液呈鲜红色，继续搅拌的同时加入混凝剂铁试剂使溶液由鲜红色变成 淡红色即控制pH≥8，中速120r/min搅拌4.5min，慢速30r/min搅拌10min，静置20分钟， 沉降并离心除去含镉沉淀物；

D、出水调pH值：在混凝后沉降并离心除去含镉沉淀物溶液中加酸(硫酸或盐酸)使 溶液淡红色变成无色，pH＜8.0即可排放。

本发明使用酸碱指示剂百里酚酞指示剂和酚酞指示剂，通过对镉的氢氧化物性质、镉的 碳酸盐性质和氯化铁水解性质的研究，利用百里酚酞指示剂由无色变成蓝色，变化明显易观 察，百里酚酞变色范围pH值9.4—10.6，能很好的指示溶液pH的真实值即pH≥9.4，有利于溶 液中的镉形成氢氧化镉沉淀；继续加入5—50mg/L碳酸盐使剩余的镉形成碳酸镉颗粒；然后加 入铁试剂，利用铁试剂很好的混凝作用将镉的沉淀物混凝沉淀除去，但由于铁试剂水解使pH 值下降同时镉的溶解沉淀平衡浓度与pH值的有关(pH＝7.8时，Cd＝0.0051mg/L；pH≥8.0 时，Cd≤0.0032mg/L。)，因此混凝过程采用沉淀反应后搅拌调速200r/min的同时加入混凝 剂铁试剂,溶液由蓝色转变成无色即pH＜9.4，此时在溶液中滴加酚酞指示剂溶液呈鲜红色， 继续搅拌的同时加入混凝剂铁试剂使溶液由鲜红色变成淡红色即控制pH≥8，在混凝后沉降 并离心除去含镉沉淀物溶液，基本上完全除去含镉溶液中的微量镉(Cd≤0.0032mg/L)；出 水调pH值可在混凝后沉降并离心除去含镉沉淀物溶液中加酸使溶液淡红色变成无色即pH＜ 8.0可排放。

本发明的优点是巧妙的利用酸碱指示剂百里酚酞指示剂和酚酞指示剂有效的控制适宜的 pH值，避免了使用pH试纸有显色误差或pH计的有系统误差不能获得准确pH值，使大量的镉既 能形成氢氧化镉沉淀，又能适当的控制碱的加入量，保证加入碳酸盐后剩余的镉尽可能形成 碳酸镉颗粒，溶液中的镉Cd≤0.0032mg/L，利用铁试剂很好的混凝作用将镉的沉淀物混凝 沉淀除去，并在混凝后沉降并离心除去含镉沉淀物溶液中加酸使溶液淡红色变成无色即可， pH＜8.0可排放。

本发明与专利“一种脱除水溶液中微量镉的方法”(授权公告号CN 102249450B)对比,一 样具有所用原料经济易得，未向体系中添加任何含有害元素，废水处理时间短，因其改变了 操作方式及控制pH值的范围，使试剂品种量减少，试剂用量减少，废渣产生量减少，运行简 单且成本低，混凝后不需增加离子交换或膜分离等设备，处理后的水溶液中镉含量更小(Cd≤ 0.0032mg/L)，满足重点流域及水环境敏感地区的地方部门对生产企业镉的排放限值执行《地 表水环境质量标准》(GB 3838-2002)Ⅱ类标准或《生活饮用水卫生标准》(GB 5749-2005)(Cd ≤0.005mg/L)的要求。本发明是一种环境友好型处理方法，可广泛应用于选矿、冶金、金属 加工业、电镀业、制革业和纺织业等领域所排放的含镉废水的处理。

具体实施方式

实施例1：量取镉含量为50mg/L的水溶液1L，在水溶液滴加质量浓度1‰的百里酚酞90％ 乙醇溶液指示剂3滴，然后用氢氧化钙质量浓度10％溶液调节溶液，溶液由无色转变成蓝色即 可，溶液pH值即pH≥9.4，加入5mg碳酸钠搅拌转速600r/min，时间1min进行反应之后，搅 拌调速200r/min的同时加入混凝剂氯化铁使溶液由蓝色转变成无色即pH＜9.4，在溶液中滴加 质量浓度5‰的酚酞90％乙醇溶液指示剂10滴，继续搅拌的同时加入混凝剂氯化铁使溶液由鲜 红色变成淡红色，即控制pH≥8，中速120r/min搅拌4.5min，低速30r/min搅拌10min，静 置20分钟，沉降并离心除去含镉沉淀物；在除去含镉沉淀物溶液中加硫酸使溶液淡红色变成 无色，即pH值＜8，出水镉浓度为0.0031mg/L，达到《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002) Ⅱ类标准或《生活饮用水卫生标准》(GB 5749-2005)(Cd≤0.005mg/L)的要求。

实施例2：量取镉含量为50mg/L的水溶液1L，在水溶液滴加质量浓度1‰的百里酚酞90％ 乙醇溶液指示剂6滴，然后用氢氧化钠溶液调节溶液，溶液由无色转变成蓝色即可，溶液pH 值即pH≥9.4，加入50mg碳酸钠搅拌转速600r/min，时间10min进行反应之后，搅拌调速 200r/min的同时加入混凝剂氯化铁溶液由蓝色转变成无色即pH＜9.4，在溶液中滴加质量浓度 5‰的酚酞90％乙醇溶液指示剂6滴，继续搅拌的同时加入混凝剂氯化铁使溶液由鲜红色变成淡 红色，即控制pH≥8，中速120r/min搅拌4.5min，低速30r/min搅拌10min，静置20分钟， 沉降并离心除去含镉沉淀物。在除去含镉沉淀物溶液中加盐酸使溶液淡红色变成无色，即pH 值＜8，出水镉浓度为0.0029mg/L，达到《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)Ⅱ类标准 或《生活饮用水卫生标准》(GB 5749-2005)(Cd≤0.005mg/L)的要求。

实施例3：量取镉含量为50mg/L的水溶液1L，在水溶液滴加质量浓度5‰的酚酞90％乙醇 溶液指示剂10滴，然后用氢氧化钠溶液调节溶液，溶液由无色转变成蓝色即可，溶液pH值即 pH≥9.4，加入25mg碳酸氢钠搅拌转速600r/min，时间5min进行反应之后，搅拌调速200r/min 的同时加入混凝剂聚合硫酸铁溶液由蓝色转变成无色，即pH＜9.4，在溶液中滴加质量浓度5‰ 的酚酞90％乙醇溶液指示剂3滴，继续搅拌的同时加入混凝剂聚合硫酸铁使溶液由鲜红色变成 淡红色，即控制pH≥8，中速120r/min搅拌4.5min，低速30r/min搅拌10min，静置20分钟， 沉降并离心除去含镉沉淀物。在除去含镉沉淀物溶液中加盐酸使溶液淡红色变成无色即pH值 ＜8，出水镉浓度为0.0028mg/L，达到《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)Ⅱ类标准或 《生活饮用水卫生标准》(GB 5749-2005)(Cd≤0.005mg/L)的要求。