本發(fā)明涉及工業(yè)廢水處理技術(shù)領(lǐng)域,尤其涉及一種用于電鍍含鎳廢水處理的鎳離子螯合劑及其制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù):
電鍍是利用電解原理在某些金屬表面上鍍上一薄層其它金屬或合金的過程,常用的鍍種有鍍鎳、鍍銅、鍍鉻、鍍鋅等。電鍍生產(chǎn)過程中會(huì)產(chǎn)生大量廢水,其中電鍍廢水的兩大主要來源——鍍件清洗水和廢電鍍液中不可避免會(huì)攜帶大量的重金屬離子。電鍍廢水中含量較多的重金屬離子為鉻、鎳、銅、鋅、鎘等,有很強(qiáng)的毒性,對(duì)人、動(dòng)物和農(nóng)作物等都會(huì)造成嚴(yán)重的危害。隨著我國科技、經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展,汽車零件電鍍、五金電鍍需求旺盛,電鍍行業(yè)逐漸成為當(dāng)前主要的工業(yè)污染之一,因此,電鍍廢水的治理已刻不容緩。
一般電鍍廢水經(jīng)調(diào)整pH值以后,再經(jīng)沉淀、過濾,就能達(dá)到出水要求。但是,隨著電鍍質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的提高,在電鍍過程中,為了增強(qiáng)鍍液的分散能力從而實(shí)現(xiàn)良好鍍層的效果,往往會(huì)在鍍液中添加一些配合劑,如氨三乙酸、乙二胺、酒石酸鹽、檸檬酸鹽、三乙醇胺、EDTA等,這些配合劑能與金屬離子結(jié)合生成較強(qiáng)穩(wěn)定態(tài)的配合物,尤其當(dāng)廢水中的金屬離子含量較高時(shí),重金屬離子與配體配合穩(wěn)定,將不能完全形成氫氧化物沉淀,導(dǎo)致出水金屬離子不達(dá)標(biāo)。國內(nèi)在上世紀(jì)90年代未開始進(jìn)行二硫代氨基甲酸鹽及衍生物(DTC)在電鍍廢水中捕集重金屬離子方面的研究,到目前為止,開發(fā)的重金屬離子捕集劑能在常溫下與廢水中Hg2+、Cd2+、Cu2+、Pb2+、Mn2+、Ni2+、Zn2+、Cr3+等各種重金屬離子迅速反應(yīng),生成不溶水的螯合鹽,再加入少量有機(jī)或(和)無機(jī)絮凝劑下,形成絮狀沉淀,從而達(dá)到捕集去除重金屬的目的;對(duì)廢水中某些重金屬共存鹽與絡(luò)合鹽也能發(fā)揮一定作用,但是當(dāng)金屬離子被強(qiáng)配合劑配合以后,由于配離子的強(qiáng)穩(wěn)定性,現(xiàn)有的重金屬捕集劑對(duì)重金屬離子與強(qiáng)絡(luò)合劑如EDTA、NTA、HEDTA離子絡(luò)合處理的效果并不明顯。因此,當(dāng)廢水中的這類強(qiáng)重金屬絡(luò)合鹽含量較高時(shí),現(xiàn)有的重金屬捕集劑顯然已經(jīng)無法完全達(dá)到環(huán)保要求。隨著環(huán)保電鍍呼聲的高漲,研制開發(fā)一種處理這種強(qiáng)重金屬絡(luò)合鹽的分離方法,實(shí)現(xiàn)電鍍廢水中重金屬離子的高去除率、高穩(wěn)定性分離和回收已成為各國學(xué)者關(guān)注的熱點(diǎn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足,提供一種用于電鍍含鎳廢水處理的鎳離子螯合劑的制備方法,該制備方法所制備的鎳離子螯合劑應(yīng)用于電鍍含鎳廢水處理,尤其是鎳離子主要以與配合劑絡(luò)合的形式存在的電鍍含鎳廢水,能實(shí)現(xiàn)鎳離子的高去除率和高穩(wěn)定性去除。
為解決上述技術(shù)問題,本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
一種用于電鍍含鎳廢水處理的鎳離子螯合劑的制備方法,包括以下步驟:
(1)將硫酸鎂溶液滴加至硅酸鈉溶液中,磁力攪拌2h~4h,制得混合液;
(2)將4’-羧基苯并-18-冠-6溶解于有機(jī)溶劑中;
(3)將步驟(2)的溶液和丙烯酸加入到步驟(1)的混合液中,磁力攪拌2h~4h,混合均勻后在180℃~200℃下進(jìn)行水熱反應(yīng),時(shí)間為20h~24h,反應(yīng)完畢后過濾,將過濾產(chǎn)物抽濾,洗滌后干燥,得到所述鎳離子螯合劑。
優(yōu)選地,所述硫酸鎂、硅酸鈉、羧基化冠醚衍生物和丙烯酸的摩爾比為1∶2~3∶2~3∶0.2~0.4。
優(yōu)選地,所述有機(jī)溶劑為二甲基甲酰胺或二甲基亞砜。
作為一個(gè)總的發(fā)明構(gòu)思,本發(fā)明還提供一種上述的制備方法制得的用于電鍍含鎳廢水處理的鎳離子螯合劑。
上述的制備方法制得的鎳離子螯合劑在電鍍含鎳廢水處理中的應(yīng)用,所述電鍍含鎳廢水中,鎳離子主要以與配合劑絡(luò)合的形式存在。
優(yōu)選地,所述配合劑為EDTA、NTA或HEDTA中的一種或多種。
優(yōu)選地,所述應(yīng)用具體為:向電鍍廢水中投加所述鎳離子螯合劑,鎳離子螯合劑與電鍍廢水的質(zhì)量體積比為1mg~5mg∶1L,機(jī)械攪拌30min~60min后,靜置沉淀,過濾去除沉淀物。
與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
1、本發(fā)明采用水熱合成法,合成大孔徑且富含硅羥基的硅酸鎂材料的同時(shí),將羧基化冠醚衍生物成功負(fù)載在硅酸鎂材料的表面及孔隙內(nèi),由于羧基化冠醚衍生物含有豐富的羧基官能團(tuán),能夠穩(wěn)定負(fù)載在硅酸鎂上。所合成的復(fù)合材料中,硅酸鎂具有大孔徑和高比表面積,對(duì)大分子強(qiáng)重金屬絡(luò)合鹽的吸附能力強(qiáng),但吸附不夠穩(wěn)定;而本發(fā)明中螯合材料——羧基化冠醚衍生物直接鍵連在硅酸鎂材料的表面,羧基化冠醚衍生物與重金屬離子的配合能力強(qiáng)于重金屬離子與強(qiáng)配合劑的絡(luò)合能力,因而能夠破除配合離子的穩(wěn)定架構(gòu),使重金屬離子游離出來并通過配位與羧基化冠醚衍生物結(jié)合,因此,吸附的重金屬離子不易脫落,沒有環(huán)境污染。從而到達(dá)提高重金屬離子的去除率和穩(wěn)定性的效果。羧基化冠醚衍生物優(yōu)選為4’-羧基苯并-18-冠-6,可實(shí)現(xiàn)鎳離子的有效去除。丙烯酸的加入有利于硅酸鎂表面硅羥基的形成,從而增加與羧基化冠醚衍生物結(jié)合的有效位點(diǎn)。
2、本發(fā)明的制備方法工藝簡(jiǎn)單、條件溫和,所制備的重金屬離子螯合劑應(yīng)用于電鍍含鎳廢水處理的重金屬離子去除,尤其是鎳離子,去除率高,穩(wěn)定性好;且硅酸鎂在廢水中以凝膠態(tài)存在,處理后易于分離,應(yīng)用過程中無需調(diào)節(jié)pH,操作簡(jiǎn)單,具有極好的應(yīng)用前景。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合具體優(yōu)選的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述,但并不因此而限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
實(shí)施例1:
一種用于電鍍含鎳廢水處理的鎳離子螯合劑的制備方法,包括以下步驟:
(1)將濃度為0.3mol/L的硫酸鎂溶液滴加至濃度為0.6mol/L的等體積的硅酸鈉溶液中,滴加速率為6ml/min,磁力攪拌2h,制得混合液;
(2)將4’-羧基苯并-18-冠-6溶解于二甲基甲酰胺中,制得0.8mol/L的羧基化冠醚衍生物溶液;
(3)按照硫酸鎂、硅酸鈉、4’-羧基苯并-18-冠-6和丙烯酸的摩爾比為1∶2∶3∶0.2的比例,將步驟(2)的溶液和丙烯酸加入到步驟(1)的混合液中,磁力攪拌2h,混合均勻后在180℃下進(jìn)行水熱反應(yīng),時(shí)間為20h,反應(yīng)完畢后過濾,將過濾產(chǎn)物抽濾,抽濾后再依次用水和無水乙醇洗滌,離心,最后于50℃條件下干燥12h,得到鎳離子螯合劑。
本實(shí)施例制備的鎳離子螯合劑應(yīng)用于電鍍含鎳廢水處理:
選取浙江溫嶺市某企業(yè)的電鍍廢水,該電鍍廢水主要金屬離子為銅,經(jīng)檢測(cè),鎳離子主要以與強(qiáng)絡(luò)合劑EDTA絡(luò)合的形式存在。按鎳離子螯合劑與電鍍廢水的質(zhì)量體積比為1mg∶1L的比例向該電鍍廢水中投加本實(shí)施例制備的鎳離子螯合劑,機(jī)械攪拌30min后,再靜置沉淀,過濾去除沉淀物,得到去除鎳離子后的電鍍廢水,經(jīng)測(cè)定,排放的廢水中鎳離子的去除率達(dá)99%。
實(shí)施例2:
一種用于電鍍含鎳廢水處理的鎳離子螯合劑的制備方法,包括以下步驟:
(1)將濃度為0.3mol/L的硫酸鎂溶液滴加至濃度為0.6mol/L的等體積的硅酸鈉溶液中,滴加速率為6ml/min,磁力攪拌2h,制得混合液;
(2)將4’-羧基苯并-18-冠-6溶解于二甲基甲酰胺中,制得0.9mol/L的羧基化冠醚衍生物溶液;
(3)按照硫酸鎂、硅酸鈉、4’-羧基苯并-18-冠-6和丙烯酸的摩爾比為1∶2∶3∶0.3的比例,將步驟(2)的溶液和丙烯酸加入到步驟(1)的混合液中,磁力攪拌2h,混合均勻后在200℃下進(jìn)行水熱反應(yīng),時(shí)間為24h,反應(yīng)完畢后過濾,將過濾產(chǎn)物抽濾,抽濾后再依次用水和無水乙醇洗滌,離心,最后于50℃條件下干燥12h,得到鎳離子螯合劑。
本實(shí)施例制備的鎳離子螯合劑應(yīng)用于電鍍含鎳廢水處理:
選取湖南湘潭某企業(yè)的電鍍廢水,該電鍍廢水主要金屬離子為銅,經(jīng)檢測(cè),鎳離子主要以與強(qiáng)絡(luò)合劑NTA絡(luò)合的形式存在。按鎳離子螯合劑與電鍍廢水的質(zhì)量體積比為1mg∶1L的比例向該電鍍廢水中投加本實(shí)施例制備的鎳離子螯合劑,機(jī)械攪拌30min后,再靜置沉淀,過濾去除沉淀物,得到去除鎳離子后的電鍍廢水,經(jīng)測(cè)定,排放的廢水中鎳離子的去除率達(dá)99%。
最后有必要在此說明的是:以上實(shí)施例只用于對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)地說明,不能理解為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制,本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的上述內(nèi)容作出的一些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。最后有必要在此說明的是:以上實(shí)施例只用于對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)地說明,不能理解為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制,本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的上述內(nèi)容作出的一些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。