一種處理含鉈及重金屬?gòu)U水的藥劑和工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種處理含鉈及重金屬?gòu)U水的藥劑，主要由1％～90％的組份A、1％～90％的組份B和1％～98％的組份C組成，其中組分A為二巰基丁二鈉及其衍生物中的一種或者任意兩種的組合，組分B為羥肟中的一種或者任意兩種的組合，組分C為二烴基二硫代磷酸鹽中的一種或者任意兩種的組合。本發(fā)明的藥劑溶于水后配成質(zhì)量濃度為2％～20％的藥劑水溶液，投加到待處理的含鉈及重金屬和/或放射性物質(zhì)的廢水中，充分?jǐn)嚢韬笮纬山饘俳j(luò)合物；再加入少量含鎂、鐵、硅或鋁的無(wú)機(jī)絮凝劑和/或高分子絮凝劑，形成可過(guò)濾分離的絮狀沉淀；最后過(guò)濾分離完成對(duì)廢水的處理。本發(fā)明的藥劑可以實(shí)現(xiàn)水體去臭、去除有機(jī)物、徹底去除鉈及重金屬等功能。
【專利說(shuō)明】一種處理含鉈及重金屬?gòu)U水的藥劑和工藝

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于廢水處理領(lǐng)域，尤其涉及一種處理含鉈及重金屬?gòu)U水的藥劑及工藝。

【背景技術(shù)】
[0002] 我國(guó)含鉈礦床較多，鉈資源豐富，其儲(chǔ)量居世界第一，鉈是一種淡藍(lán)灰-白色金 屬，易溶于硝酸、硫酸和水中。在自然條件下，鉈主要以Τ?；騎l 3+的形式存在，豐度約為 0. 75mg · kg'鉈的特征主要表現(xiàn)為高度分散、分布廣泛等。鉈是一種典型的分散元素，在 航空、電子和衛(wèi)生等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，但同時(shí)鉈是一種劇毒的重金屬元素。隨著鉈資源的不斷 開(kāi)發(fā)利用，逐步出現(xiàn)了土壤鉈污染、水體鉈污染和生物鉈中毒等，造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染問(wèn) 題，鉈污染及其對(duì)生態(tài)環(huán)境的破壞阻礙了鉈資源的大量開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。隨著近年來(lái)鉈污染事 故的頻頻發(fā)生，鉈污染應(yīng)引起人們的廣泛關(guān)注。鉈作為一種新型污染物，已成為國(guó)內(nèi)外研宄 的重點(diǎn)，必須采取嚴(yán)格有效的措施，以控制鉈進(jìn)入環(huán)境的數(shù)量和途徑。
[0003] 目前，對(duì)于水體中的鉈污染治理的主要措施有：（1)在被污染水體中加入"海綿吸 附體"等，對(duì)水體中的鉈進(jìn)行吸附，降低鉈的活動(dòng)速率并使其沉淀；（2) -價(jià)鉈的毒性要高于 三價(jià)鉈的活性，可以通過(guò)控制溫度和PH等，促進(jìn)一價(jià)鉈轉(zhuǎn)化為三價(jià)鉈，以降低鉈毒性。結(jié)合 實(shí)際的含鉈廢水處理工藝，其處理技術(shù)主要包括：吸附法、氧化絮凝法、離子交換法等。
[0004] 吸附法是一種有效的水體中鉈污染的治理方法，主要是利用吸附劑的高比表面積 的特性通過(guò)離子交換作用或物理化學(xué)作用等實(shí)現(xiàn)鉈的去除。常用的吸附劑有活性炭和膨潤(rùn) 土等，活性炭的比表面積大，吸附性能好，適宜處理適用于雜質(zhì)干擾較低的沉積物和水溶液 中痕量或超痕量鉈的分離與富集。有人采用預(yù)處理、混凝沉淀和活性炭柱過(guò)濾吸附相結(jié)合 的工藝，研宄了以柱狀活性炭為吸附劑，有效運(yùn)行70h，鉈的去除率可達(dá)到83%。膨潤(rùn)土是 一種層狀結(jié)構(gòu)的多孔硅鋁酸鹽礦物，具有比表面積大、吸附性能好等特點(diǎn)，但膨潤(rùn)土原土吸 附容量較低，吸附速率慢，且在水中不容易分離，需要進(jìn)行改性處理。
[0005] 氧化絮凝是利用絮凝劑產(chǎn)生的膠體物質(zhì)網(wǎng)捕水中的含鉈及重金屬。ΤΓ比Tl3+穩(wěn) 定，ΤΓ對(duì)pH值不敏感，而Tl 3+在一定的pH值下易水解。Tl與大多數(shù)配位體形成的絡(luò)合物 穩(wěn)定性都比較弱，卻能形成穩(wěn)定性強(qiáng)的配位體，如穩(wěn)定的TlCl 2+和TlCl 配位體?？梢宰鳛?除鉈絮凝劑的有無(wú)機(jī)混凝劑和有機(jī)混凝劑兩種類型，其中無(wú)機(jī)混凝劑主要為鐵鹽和鋁鹽。 有機(jī)混凝劑則是一些高分子粘合劑，具有非常大的比表面積，從而可以達(dá)到混凝吸附效果， 例如聚合氯化鋁、聚合鋁鐵、聚丙基二甲基氯化銨等，有機(jī)混凝劑通常作為助凝劑使用。
[0006] 離子交換法分離富集水中痕量鉈時(shí)不僅富集倍數(shù)高，最高可達(dá)103-104,同時(shí)也是 對(duì)環(huán)境中鉈的價(jià)態(tài)進(jìn)行分析的一種重要方法。羅津新研宄表明，TBP萃淋磁性微球不僅能 定量吸附微量鉈，在以〇. 2%亞硫酸和0. 4%抗壞血酸為解析劑時(shí)，可實(shí)現(xiàn)鉈的快速脫附， 回收率高達(dá)為96% -100%。
[0007] 目前針對(duì)于鉈的污染及治理已經(jīng)取得了上述的研宄進(jìn)展，但仍存在一些問(wèn)題，如 處理工藝復(fù)雜，成本高，處理不徹底。因此，研宄一種處理工藝簡(jiǎn)單、成本低、徹底處理廢水 中鉈及其它重金屬的藥劑和工藝已顯得尤為重要。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種處理含鉈及重金屬?gòu)U 水的藥劑和工藝。
[0009] 本發(fā)明提出的技術(shù)方案為：
[0010] 一種處理含鉈及重金屬?gòu)U水的藥劑，主要由質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%?90%的組份A、l%? 90%的組份B和1 %?98%的組份C組成，其中組分A為二巰基丁二鈉及其衍生物中的一 種或者任意兩種的組合物，組分B為羥肟（例如酮肟、醛肟等）中的一種或者任意兩種的組 合物，組分C為二烴基二硫代磷酸鹽中的一種或者任意兩種的組合物。
[0011] 上述藥劑，優(yōu)選的，所述二巰基丁二鈉衍生物為4-甲基-二巰基丁二鈉、2-甲 基-二巰基丁二鈉和二巰基丙醇中的一種。
[0012] 上述藥劑，優(yōu)選的，所述羥肟為5, 8-二乙基-7-羥基-6-十二烷酮肟、2-羥 基-5-壬基二苯甲酮肟、2-羥基-4-仲辛氧基二苯甲酮肟、5-壬基水楊醛肟和5-十二烷基 水楊醛肟中的一種。
[0013] 上述藥劑，優(yōu)選的，所述二烴基二硫代磷酸鹽為二丁基二硫代磷酸鹽、二丙基二硫 代磷酸鹽、二異丙基二硫代磷酸鹽、二異丁基二硫代磷酸鹽和二戊基二硫代磷酸鹽中的一 種。
[0014] 上述藥劑，優(yōu)選的，所述二丁基二硫代磷酸鹽為二丁基二硫代磷酸鈉，所述的二丙 基二硫代磷酸鹽為二丙基二硫代磷酸鉀，所述的二異丙基二硫代磷酸鹽為二異丙基二硫代 磷酸鈉，所述的二異丁基二硫代磷酸鹽為二異丁基二硫代磷酸鈉，所述的二戊基二硫代磷 酸鹽為二戊基二硫代磷酸鈉。
[0015] 上述的藥劑，優(yōu)選的，所述組份A含量占藥劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%?25%，所述組份B 含量占藥劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7 %?85 %，所述組份C含量占藥劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12 %?87 %。
[0016] 作為一個(gè)總的發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明還提供一種上述藥劑處理含鉈及重金屬?gòu)U水的工 藝：將所述藥劑溶于水后配制成質(zhì)量濃度為2%?20%的藥劑水溶液，然后將藥劑水溶液 投加到待處理的含鉈及重金屬和/或放射性物質(zhì)的廢水中，充分?jǐn)嚢韬笮纬山饘俳j(luò)合物； 再向廢水中加入少量含鎂、鐵、硅或鋁的無(wú)機(jī)絮凝劑和/或高分子絮凝劑，以形成可過(guò)濾分 離的絮狀沉淀；最后過(guò)濾分離完成對(duì)廢水的處理。
[0017] 上述工藝，優(yōu)選的，藥劑添加到廢水中的質(zhì)量為廢水中含鉈及重金屬和/或放射 性物質(zhì)理論質(zhì)量的0. 5?2倍；所述的充分?jǐn)嚢钑r(shí)間為Imin?15min。
[0018] 上述工藝，優(yōu)選的，所述的無(wú)機(jī)絮凝劑為氫氧化鎂、聚合硫酸鐵、聚合氯化鋁、聚合 硅鋁酸鐵中的一種；所述的高分子絮凝劑為聚丙烯酰胺。
[0019] 上述工藝，優(yōu)選的，所述的含重金屬?gòu)U水中至少含有鉈、Pb2+、Cd2+、C r3+、Hg2+、As2+* 一種離子且至少含有鉈、Pb 2+、Cd2+、As2+、Zn2+、Cu2+、Ni 2+、Hg2+、Fe3+、Fe2+、Cr3+、Ca 2+、Mn2+、Mg2+ 中四種離子；所述的放射性廢水中至少含有、!^^嚴(yán)^嚴(yán)他中一種。
[0020] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：
[0021] 1)本發(fā)明的用于處理含鉈及重金屬?gòu)U水的藥劑為多組分復(fù)合配方，其實(shí)現(xiàn)了各單 一藥劑的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，具有協(xié)同促進(jìn)作用，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)水體去臭、去除有機(jī)物、去除陰離子 等功能。根據(jù)我們的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)，本發(fā)明的藥劑及處理工藝可以在同一個(gè)廢水體系中同時(shí)去 除總鉈、Pb2+、Cd2+、As2+、Zn2+、Cu 2+、Hg2+、Ca2+、Mg2+等十幾種金屬離子，還可去除金屬氧化物、 陰離子（so4'cr、r、CO廣）等。
[0022] 2)本發(fā)明的藥劑可以處理高濃度、中低濃度和極低濃度的含鉈及重金屬的廢水， 尤其對(duì)大水量（每天上萬(wàn)立方米廢水）、低濃度（從幾十毫克到十幾毫克每升廢水）、多組 分復(fù)合含鉈及其它重金屬?gòu)U水可以快速、徹底處理解決，無(wú)需分質(zhì)分段處理，節(jié)省工廠投 資。
[0023] 3)本發(fā)明的藥劑處理含鉈及重金屬?gòu)U水的工藝簡(jiǎn)單，場(chǎng)地占用少，處理速度快，處 理反應(yīng)時(shí)間僅需1?15min，可以大量處理采礦、選礦、冶金、化工酸性、堿性廢水；電鍍、電 子、核工業(yè)放射性物質(zhì)等含重金屬和放射性廢水，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制和自動(dòng)處理。
[0024] 4)本發(fā)明的藥劑采用三種有機(jī)螯合劑為基礎(chǔ)絡(luò)合劑，使其與廢水中的重金屬和放 射性物質(zhì)絡(luò)合，使重金屬及放射性物質(zhì)得以迅速沉降除，因而本發(fā)明的藥劑對(duì)多種含重金 屬離子（如鉈、鉛、鎘、鋅、銅、鎳、鈷、鐵、錳、鉻、汞、砷等）以及核電廠核反應(yīng)堆冷卻水廢水 中低放射性元素（如泄露出的 9°Sr、137Cs、131I、238U、232Th等放射性物質(zhì)）可以螯合-絮凝沉 降，對(duì)高濃度、低濃度含鉈及重金屬?gòu)U水均可一次性去除，達(dá)到排放或回用水標(biāo)準(zhǔn)，且螯合 重金屬的沉降物收集后，通過(guò)稀鹽酸反洗，可以使螯合劑解吸，重復(fù)使用；重金屬富集后可 用沉淀法或電解法回收，實(shí)現(xiàn)二次重金屬資源循環(huán)綜合利用。

【具體實(shí)施方式】
[0025] 除非另有定義，下文中所使用的所有專業(yè)術(shù)語(yǔ)與本領(lǐng)域技術(shù)人員通常理解的含義 相同。本文中所使用的專業(yè)術(shù)語(yǔ)只是為了描述具體實(shí)施例的目的，并不是旨在限制本發(fā)明 的保護(hù)范圍。
[0026] 除有特別說(shuō)明，本發(fā)明中用到的各種試劑、原料均為可以從市場(chǎng)上購(gòu)買的商品或 者可以通過(guò)公知的方法制得的產(chǎn)品。
[0027] 實(shí)施例1 :含鉈綜合廢水處理
[0028] 一種本發(fā)明的用于處理含鉈及重金屬?gòu)U水的復(fù)合藥劑（RX-1自定義代號(hào)），主要 由7. 8kg的4-甲基-二巰基丁二鈉、32kg的5, 8-二乙基-7-羥基-6-十二烷酮肟、20. 2kg 的5-十二烷基水楊醛肟和40kg的二丁基二硫代磷酸鈉置于混合反應(yīng)機(jī)中混合均勻制得。
[0029] 利用無(wú)機(jī)鉈、Mn、Zn、Cu、Hg、CcU Pb、Cr、Ni鹽，配制成如下表1所示的含鉈及含多 種重金屬離子的廢水樣，取出IOOml水樣，置于燒杯中待用。
[0030] 向待用的廢水樣中加入IOOmL質(zhì)量濃度為2%的RX-I藥劑水溶液后，攪拌5min 后即產(chǎn)生大量金屬絡(luò)合物沉淀，再加入8ml、1 %濃度氫氧化鎂無(wú)機(jī)絮凝劑，攪拌5分鐘，然 后加入0. 5 %聚丙烯酰胺5ml，攪拌5分鐘，過(guò)濾分離除去沉渣，將清水進(jìn)行原子吸收光譜分 析，有如下對(duì)照結(jié)果（參見(jiàn)表1)。
[0031] 表1 :實(shí)施例1的廢水處理結(jié)果
[0032]

【權(quán)利要求】
1. 一種處理含鉈及重金屬?gòu)U水的藥劑，其特征在于：主要由質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%?90%的組 份A、1 %?90 %的組份B和1 %?98 %的組份C組成，其中組分A為二巰基丁二鈉及其衍生 物中的一種或者任意兩種的組合物，組分B為羥肟中的一種或者任意兩種的組合物，組分C 為二烴基二硫代磷酸鹽中的一種或者任意兩種的組合物。
2. 如權(quán)利要求1所述的藥劑，其特征在于：所述的二巰基丁二鈉衍生物為4-甲基-二 巰基丁二鈉、2-甲基-二巰基丁二鈉和二巰基丙醇中的一種。
3. 如權(quán)利要求1所述的藥劑，其特征在于：所述的羥肟為5, 8-二乙基-7-羥 基-6-十二烷酮肟、2-羥基-5-壬基二苯甲酮肟、2-羥基-4-仲辛氧基二苯甲酮肟、5-壬基 水楊醛B和5-十二燒基水楊醛B中的一種。
4. 如權(quán)利要求1所述的藥劑，其特征在于：所述二烴基二硫代磷酸鹽為二丁基二硫代 磷酸鹽、二丙基二硫代磷酸鹽、二異丙基二硫代磷酸鹽、二異丁基二硫代磷酸鹽和二戊基二 硫代磷酸鹽中的一種。
5. 如權(quán)利要求4所述的藥劑，其特征在于：所述的二丁基二硫代磷酸鹽為二丁基二硫 代磷酸鈉，所述的二丙基二硫代磷酸鹽為二丙基二硫代磷酸鉀，所述的二異丙基二硫代磷 酸鹽為二異丙基二硫代磷酸鈉，所述的二異丁基二硫代磷酸鹽為二異丁基二硫代磷酸鈉， 所述的二戊基二硫代磷酸鹽為二戊基二硫代磷酸鈉。
6. 如權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的藥劑，其特征在于：所述組份A含量占藥劑的質(zhì)量 分?jǐn)?shù)為3 %?25 %，所述組份B含量占藥劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7 %?85 %，所述組份C含量占藥 劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12 %?87%。
7. -種如權(quán)利要求6所述藥劑處理含鉈及重金屬?gòu)U水的工藝，其特征在于：將所述藥 劑溶于水后配制成質(zhì)量濃度為2%?20%的藥劑水溶液，然后將藥劑水溶液投加到待處理 的含鉈及重金屬和/或放射性物質(zhì)的廢水中，充分?jǐn)嚢韬笮纬山饘俳j(luò)合物；再向廢水中加 入少量含鎂、鐵、硅或鋁的無(wú)機(jī)絮凝劑和/或高分子絮凝劑，以形成可過(guò)濾分離的絮狀沉 淀；最后過(guò)濾分離完成對(duì)廢水的處理。
8. 如權(quán)利要求7所述的工藝，其特征在于：藥劑添加到廢水中的質(zhì)量為廢水中含鉈及 重金屬和/或放射性物質(zhì)理論質(zhì)量的〇. 5?2倍；所述的充分?jǐn)嚢钑r(shí)間為lmin?15min。
9. 如權(quán)利要求7所述的工藝，其特征在于：所述的無(wú)機(jī)絮凝劑為氫氧化鎂、聚合硫酸 鐵、聚合氯化鋁、聚合硅鋁酸鐵中的一種；所述的高分子絮凝劑為聚丙烯酰胺。
10. 如權(quán)利要求7所述的工藝，其特征在于：所述的含重金屬?gòu)U水中至少含有鉈、Pb 2+、 〇(12+、〇3+、取2+、六82+中一種離子且至少含有鉈、？13 2+、〇(12+、六82+、2112+、(：11 2+、附2+、取2+、卩63+、卩62+、 〇3+、0&2+、]/[112+、]\%2+中四種離子 ；所述的放射性廢水中至少含有9°51'、13七8、1311、 23811、232111中 一種。
【文檔編號(hào)】C02F1/00GK104478060SQ201410697444
【公開(kāi)日】2015年4月1日 申請(qǐng)日期:2014年11月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月27日
【發(fā)明者】肖國(guó)光, 楊國(guó)超, 肖祈春, 鄧景衡, 余侃萍 申請(qǐng)人:長(zhǎng)沙礦冶研究院有限責(zé)任公司