[发明专利]一种利用颗粒稳定的泡沫快速净化水中重金属离子的方法

说明书

技术领域

本发明属于废水处理领域，具体涉及一种颗粒稳定的泡沫(固体泡沫法)快速净化水中重金属离子的方法。

技术背景

随着工业化的发展，资源、环境问题也日益成为社会关注的焦点问题。化工以及金属冶炼行业在生产过程中会产生大量废水，这些废水必须经过净化处理，达标后方可排放。在废水中，重金属离子的污染是一个非常严重的问题。因此，对于废水中重金属离子的去除及回收是非常重要的。

目前，对于含重金属离子废水的净化方法，有化学法和物理法两类。化学法是目前的主要方法，包括化学沉淀法和电解法，适用于含较高浓度重金属离子的废水。化学沉淀法是将金属离子转变为不溶物通过过滤等操作而除去，这种方法去除后的剩余离子浓度往往较高，且沉淀物质的分离处理较为不易。电解法主要用于电镀废水处理，其问题是不能将金属离子去除彻底。

物理法主要有溶剂萃取分离、离子交换法、膜分离技术及吸附法。溶剂萃取法是采用萃取剂通过络合作用与重金属离子结合，此方法在萃取过程中溶剂流失及再生过程能源消耗较大。离子交换法是采用离子交换树脂、螯合剂等与金属离子进行交换，其缺点是离子交换剂化学性质不稳定，易失效，再生操作费用较高。膜分离技术利用一种特殊的半透膜，在外界压力的作用下，将溶剂和溶质进行分离或浓缩，包括电渗析和隔膜电解，它们在运行中存在电极极化、结垢、腐蚀等问题，限制了其应用。吸附法利用多孔性固态物质的吸附作用去除水中重金属离子。吸附法中传统吸附剂是活性炭，活性炭虽然吸附能力强，去除率高，但再生效率低，价格贵，因而应用受到限制。近年来，逐渐开发出了一系列吸附材料，如壳聚糖及其衍生物、改性的海泡石、蒙脱石等，但其重复利用问题一直未有较好的解决方法。

因此，寻求一种快速、高效且成本低廉、操作简单的对废水中重金属离子进行去除及回收的方法，对于废水排放的环境问题以及废水中金属回收的资源充分利用问题都有重要意义。

发明内容

为了解决现有技术中存在的技术问题，本发明的目的在于提供一种利用颗粒稳定的泡沫快速净化水中重金属离子的方法。本方法利用废水中的重金属离子与净化剂直接结合生成固体泡沫可将这些离子一起净化除去，操作简单、快捷，对水中大多数重金属离子污染物有广谱适用性。

为了解决以上技术问题，本发明的技术方案为：

一种利用颗粒稳定的泡沫快速净化水中重金属离子的方法，包括如下步骤：

1)将脂肪酸与碱溶液混合反应后，制得盐溶液；

2)将含重金属离子废水的pH值调至4-8，将步骤1)中制备得到的盐溶液加入废水中，剧烈搅拌形成固体泡沫，将废水中的重金属离子携带至固体泡沫中，实现废水中重金属离子的去除。

脂肪酸盐与待提取的重金属离子结合，生成固体泡沫浮于废水表面，通过简单过滤即可实现固体泡沫与废水的分离，操作简单，去除速度快。

在对含重金属离子废水进行处理的过程中，不需要其它有机溶剂，不会造成有机萃取剂的流失，更不会对废水造成二次污染。

废水中重金属离子的提取过程不需要复杂的萃取工艺，将水相简单混合搅拌即可，整个过程非常迅速，几分钟内即可完成，相比于传统的液液萃取方法需要较长时间的接触与平衡，本发明的方法大大节约了处理时间。合适条件下，Pb²⁺、Cd²⁺、Hg²⁺、Cr³⁺、Cu²⁺、Ni²⁺、Zn²⁺离子去除率均可高于99％，Cd²⁺可达99.96％，废水中残留量低于0.5ppm，满足国家排放要求的标准。脂肪酸为普通化工原料，价格低廉，废水处理的成本低。

优选的，上述方法还包括将泡沫与废水分离的步骤。将泡沫分离，即可将废水中的重金属离子去除；对泡沫进行处理，即可实现脂肪酸的再生，不会有萃取剂的浪费。

优选的，步骤1)中，所述碱溶液为NaOH溶液或KOH溶液。强碱溶液容易实现与脂肪酸的充分反应，生成相应的盐。

进一步优选的，步骤1)中，脂肪酸与碱的摩尔比为1:1。

优选的，步骤1)中，所述脂肪酸为C_nH_2n+1COOH(n＝7、8、9、10、11、12、13、15、17)；或C_nH_2n-1COOH(n＝17)。

优选的，步骤1)中，所述盐溶液中脂肪酸盐的浓度为10-50mM。