本發(fā)明涉及含重金屬鉈的廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體來講涉及一種廢水中重金屬鉈的雙重凈化裝置。
背景技術(shù)：
鉈是一種劇毒重金屬元素，被視為我國優(yōu)先控制污染物。在天然水體中，鉈含量較低，而在硫化物礦區(qū)，鉈的含量很高。在天然水體中，鉈主要以鉈離子形式存在。在較強的氧化環(huán)境中，鉈離子主要呈現(xiàn)三價鉈離子，在水體中易形成氫氧化鉈沉淀物，可制約水環(huán)境中鉈的含量。鉈可以通過飲用水和食物鏈進(jìn)入人體，其中鉈在人體的酶化反應(yīng)過程中可以置換K+，并與酶產(chǎn)生很強的親和力，從而誘發(fā)鉈的毒害效應(yīng)。
鉈對金屬采礦、冶煉作業(yè)和水泥廠等污染源的水域內(nèi)水生生物有害，一旦進(jìn)入飲水水源，極易造成地域性慢性鉈中毒。由于水體中鉈含量通常很低，因此鉈污染容易被忽視。已有報道淡水藻類的鉈接觸水平已達(dá)到100ug/L即可發(fā)生急性毒性作用；大的水生植物在接觸28天8ug/L劑量的鉈后生長緩慢，而有些污染嚴(yán)重水體的鉈含量已達(dá)80-100ug/L。
目前，鉈污染的治理方法并不多，主要治理方法有：一利用海綿吸附體吸附的方法，在水體中加入吸附劑降低鉈的活動速率并使其沉淀。二是在強堿條件下將鉈轉(zhuǎn)化為沉淀物。以上方法的單獨使用效果均不佳，且過程緩慢，耗費成本高。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
為了解決這個問題，本發(fā)明提供了一種廢水中重金屬鉈的雙重凈化裝置，能夠高效的去除廢水中重金屬鉈。
本發(fā)明的技術(shù)方案是：
一種廢水中重金屬鉈的雙重凈化裝置，所述的裝置主要包括外箱體、臭氧發(fā)生裝置、排氣管、氣體流量計，將外箱體分割成初層過濾區(qū)域和深層過濾區(qū)域的隔層，所述的初層過濾區(qū)域中包括進(jìn)水管、PH值測試計、藥品盒、磁力攪拌器、吸附劑，所述的PH值測試計沿著外箱體內(nèi)壁放置，所述的磁力攪拌器懸掛于外箱體上底面內(nèi)側(cè)，所述的深層過濾區(qū)域包括反滲透膜、氣壓調(diào)節(jié)裝置、出水管一、出水管二，所述的隔層上固定有閥門，所述的反滲透膜垂直于外箱體，置于深層過濾區(qū)域的中間位置，所述的氣壓調(diào)節(jié)裝置置于外箱體的上蓋，所述的出水管一連接于反滲透膜的底端。
進(jìn)一步的，所述的反滲透膜為管狀結(jié)構(gòu)，采用多孔陶瓷納米復(fù)合材料，孔隙率為55-85％，有效濾除廢水中顆粒物以及重金屬鉈。
一種廢水中重金屬鉈的雙重凈化裝置，所述的多孔陶瓷納米復(fù)合材料的制備方法為：
步驟一：粒徑為60-100nm的納米復(fù)合粉體TiC和TiB290-95份、NH4HCO31-5份、環(huán)氧樹脂0.5-5份、二氧化硅0.5-5份，將原材料混合后，用超聲波分散均勻，在高溫電爐中，調(diào)節(jié)溫度至900-1200℃，燒制4-6h，自然降溫，得支撐體，備用；
步驟二：向濃度為0.4-0.8mol/L的Ti(SO4)2溶液100ml中加入甘油25ml，使甘油濃度為0.1-0.4mol/L，使用H2SO4或NH3·H2O調(diào)節(jié)PH值為5.5-8.5，加熱至60-90℃，加入加磷酸鈉5-15g，攪拌均勻，得膜液，備用；
步驟三：將步驟二制得的膜液涂覆至步驟一制備的支撐體表面，厚度為10-100um，置于均質(zhì)機轉(zhuǎn)臺上，轉(zhuǎn)速為2000-4000r/min，1-5min后，置于高溫電爐中，調(diào)節(jié)溫度400-500℃，5-10min后，得陶瓷膜層，重復(fù)3-5次；
步驟四：將步驟三所得陶瓷膜層置于高溫電爐中，調(diào)節(jié)溫度1200-1400℃，4-6h后，得多孔陶瓷膜。
進(jìn)一步的，所述的步驟一中TiC和TiB2的質(zhì)量比1:1.2。
進(jìn)一步的，所述的外箱體、隔層采用不銹鋼材料，內(nèi)壁經(jīng)過鈍化處理，防止外箱體、隔層與廢水中的其他成分發(fā)生反應(yīng)。
進(jìn)一步的，所述的吸附劑是粒徑為0.1-0.3um的活性炭，使用量為總廢水質(zhì)量的10-30％，有效吸附廢水中的Tl(OH)3沉淀顆粒。
進(jìn)一步的，所述的藥品盒為兩個分開并排的試管，所述的試管采用聚四氟乙烯材料，試管底部均有閥門，兩個試管內(nèi)分別盛裝濃度為0.1mol/L的NaOH溶液和0.05mol/L的H2SO4溶液，調(diào)節(jié)廢水的酸堿度，使鉈離子最大程度的轉(zhuǎn)化為Tl(OH)3沉淀。
進(jìn)一步的，所述的閥門前端有孔徑0.1um的濾網(wǎng)，濾除廢水中的吸附劑活性炭。
一種廢水中重金屬鉈的雙重凈化裝置，所述的重金屬鉈的雙重凈化裝置的凈化步驟為：通過進(jìn)水管將廢水排入初層過濾區(qū)域，當(dāng)水位達(dá)裝置的2/3時，停止通入廢水，通過藥品盒調(diào)節(jié)廢水PH值，至PH值測試計顯示數(shù)值為10-12，打開磁力攪拌器和臭氧發(fā)生裝置，使臭氧進(jìn)入廢水，調(diào)節(jié)氣體流量計使臭氧和廢水中鉈離子充分反應(yīng)，將廢水中鉈離子均氧化為+3價鉈離子，在堿性廢水中沉淀，向廢水中加入吸附劑，磁力攪拌器攪拌20-40min后，靜置30min，打開閥門，使廢水流入深層過濾區(qū)域，調(diào)節(jié)氣壓調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)裝置內(nèi)氣壓，是廢水經(jīng)過反滲透膜過濾，通過出水管一將凈化后的水排出，剩余的濃水通過出水管二進(jìn)行循環(huán)或者鉈回收。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：以臭氧+磁力攪拌為手段的氧化-沉淀方法形成氫氧化鉈沉淀，分離出液體中大部分鉈；通過反滲透膜的負(fù)壓作用對廢水中的鉈進(jìn)行深度凈化，使得總鉈含量低于0.1ug/L；本發(fā)明的雙重凈化裝置結(jié)構(gòu)簡單，器件可更換，節(jié)省成本，具有很高的實用性。
附圖說明
圖1是本發(fā)明所述的一種廢水中重金屬鉈的雙重凈化裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
其中，1-外箱體、2-臭氧發(fā)生裝置、3-排氣管、4-氣體流量計、5-隔層、6-進(jìn)水管、7-PH值測試計、8-藥品盒、9-磁力攪拌器、10-吸附劑、11-反滲透膜、12-氣壓調(diào)節(jié)裝置、13-出水管一、14-出水管二、15-隔層。
具體實施方式
為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
為便于對本發(fā)明實施例的理解，下面以具體實施例為例做進(jìn)一步的解釋說明，實施例并不構(gòu)成對本發(fā)明實施例的限定。
一種廢水中重金屬鉈的雙重凈化裝置，所述的裝置主要包括外箱體1、臭氧發(fā)生裝置2、排氣管3、氣體流量計4，將外箱體1分割成初層過濾區(qū)域和深層過濾區(qū)域的隔層5，所述的初層過濾區(qū)域中包括進(jìn)水管6、PH值測試計7、藥品盒8、磁力攪拌器9、吸附劑10，所述的PH值測試計7沿著外箱體1內(nèi)壁放置，所述的磁力攪拌器9懸掛于外箱體1上底面內(nèi)側(cè)，所述的深層過濾區(qū)域包括反滲透膜11、氣壓調(diào)節(jié)裝置12、出水管一13、出水管二14，所述的隔層5上固定有閥門15，所述的反滲透膜11垂直于外箱體1，置于深層過濾區(qū)域的中間位置，所述的氣壓調(diào)節(jié)裝置12置于外箱體1的上蓋，所述的出水管一13連接于反滲透膜8的底端。
一種廢水中重金屬鉈的雙重凈化裝置，多孔陶瓷納米復(fù)合材料的制備方法為：
步驟一：粒徑為80nm的納米復(fù)合粉體TiC和TiB292份、NH4HCO33份、環(huán)氧樹脂3份、二氧化硅3份，將原材料混合后，用超聲波分散均勻，在高溫電爐中，調(diào)節(jié)溫度至100℃，燒制5h，自然降溫，得支撐體，備用；
TiC和TiB2的質(zhì)量比1:1.2；
步驟二：向濃度為0.6mol/L的TiSO42溶液100ml中加入甘油25ml，使甘油濃度為0.2mol/L，使用H2SO4或NH3·H2O調(diào)節(jié)PH值為7.0，加熱至80℃，加入加磷酸鈉10g，攪拌均勻，得膜液，備用；
步驟三：將步驟二制得的膜液涂覆至步驟一制備的支撐體表面，厚度為10-100um，置于均質(zhì)機轉(zhuǎn)臺上，轉(zhuǎn)速為3000r/min，2.5min后，置于高溫電爐中，調(diào)節(jié)溫度450℃，12min后，得陶瓷膜層，重復(fù)4次；
步驟四：將步驟三所得陶瓷膜層置于高溫電爐中，調(diào)節(jié)溫度1300℃，5h后，得多孔陶瓷膜。
外箱體1、隔層5：采用不銹鋼材料，內(nèi)壁經(jīng)過鈍化處理。
吸附劑10：是粒徑為0.2um的活性炭，使用量為總廢水質(zhì)量的20％。
藥品盒8：為兩個分開并排的試管，所述的試管采用聚四氟乙烯材料，試管底部均有閥門，兩個試管內(nèi)分別盛裝濃度為0.1mol/L的NaOH溶液和0.05mol/L的H2SO4溶液。
反滲透膜11：為管狀結(jié)構(gòu)，采用多孔陶瓷納米復(fù)合材料，孔隙率為90％。
閥門15：前端有孔徑0.1um的濾網(wǎng)。
一種廢水中重金屬鉈的雙重凈化裝置的凈化步驟為：通過進(jìn)水管6將廢水排入初層過濾區(qū)域，當(dāng)水位達(dá)裝置的2/3時，停止通入廢水，通過藥品盒8調(diào)節(jié)廢水PH值，至PH值測試計7顯示數(shù)值為1:1，打開磁力攪拌器9和臭氧發(fā)生裝置2，使臭氧進(jìn)入廢水，調(diào)節(jié)氣體流量計4使臭氧和廢水中鉈離子充分反應(yīng)，將廢水中鉈離子均氧化為+3價鉈離子，在堿性廢水中沉淀，向廢水中加入吸附劑10，磁力攪拌器9攪拌30min后，靜置30min，打開閥門15，使廢水流入深層過濾區(qū)域，調(diào)節(jié)氣壓調(diào)節(jié)裝置12調(diào)節(jié)裝置內(nèi)氣壓，是廢水經(jīng)過反滲透膜11過濾，通過出水管一13將凈化后的水排出，剩余的濃水通過出水管二14進(jìn)行循環(huán)或者鉈回收。
最后所應(yīng)說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍。