[发明专利]一种连环处理电镀铜废水和含磷废水的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种连环处理两种废水的方法，特别涉及连环处理电镀铜废水及含磷废水的方法，属于废水处理领域。

背景技术

废水处理是当前环境领域的重要任务和课题之一。其中，重金属离子污染较为普遍，电镀铜废水既是其中之一。废水中的磷主要以正磷酸盐、聚磷酸盐和有机磷等形式存在。其中，生活污水中的磷大部分以溶解态的无机磷为主，主要是来自洗涤剂的正磷酸盐和稠环磷酸盐，其余小部分是有机化合磷。其中，无机磷是以PO₄^3-、HPO₄^2-、H₂PO₄^-等不同价态的离子形式存在。

吸附法是广泛使用的离子污染废水处理方法之一。吸附法成本低、操作简单，具有较好的应用前景。来自自然的硅砂作为一种廉价的吸附材料，可用于吸附单一废水中有毒离子，但吸附效率很低，净化效果差。

发明内容

本专利所要解决的技术问题是采用完全氨基化功能化的硅砂，先吸附镀铜废水的铁和铜阳离子，吸附到硅砂表面的铁和铜离子，可以已一价、二价、三价多种形式存在，从而可以充分吸附另一种废水中以不同阴离子形式存在的磷。依靠阴阳离子特异性相互作用，吸附效率大大提高，同时实现连环处理两种废水，达到双重净化的效果，并节约用于处理阴离子废水所需的阳离子原料。

本发明通过如下技术方法实现:

将一定量的十六烷基三甲基溴化胺（CTAB）和H₂O混合，加入一定量的硅砂，置于60℃的摇床上震荡10min。然后加入一定量的NaOH溶液和正硅酸乙酯，继续反应3h，将混合物取出进行过滤，用去离子水冲洗后放入烘箱中110℃烘干。该过程重复四次，得包覆硅砂。将该产物以1℃/min 升至550℃后保温6h，冷却后得包覆硅砂。取一定量的包覆硅砂置于三口烧瓶中，与一定量的N-(β-氨乙基-γ-氨丙基)甲基二甲氧基硅烷（以下简称硅烷）和甲苯混合，于105℃条件下充分搅拌9h。冷却后过滤，干燥后得到氨基完全功能化的硅砂。

在N₂等温吸附装置上测得的N₂等温吸附曲线结果显示，包覆（即未经硅烷处理时）硅砂表面多孔，吸附量很高；而硅烷处理后，N₂吸附量急剧减小至硅砂表面几乎无孔（见附图1），表明硅烷处理后包覆硅砂中的孔道布满氨基基团，硅砂完全氨基化功能化，吸附铁和铜离子的能力提升。

将一定量的氨基完全功能化硅砂浸泡于一定量的含铜废水（电镀铜厂实际排放的废水，该废水中含铁2714mg/L,含铜222mg/L，初始pH值2.03）中，吸附至废水中至铜和铁浓度不再降低，过滤出硅砂，得滤液; 向滤液中多次加入氨基完全功能化硅砂，重复吸附步骤，直至滤液中的铜达到排放标准要求，过滤出硅砂，得同时负载铁和铜的硅砂，即本发明的提出的新型除磷吸附剂。

取上述一定量的处理过镀铜废水的硅砂即本发明的提出的新型除磷吸附剂加入含磷（由磷酸钾配置）的模拟废水，调节pH值，吸附至废水中磷浓度不再降低，过滤出硅砂，得滤液。向滤液中多次加入处理过镀铜废水的硅砂，直至滤液中的磷浓度达到排放标准要求。该方法提供了连环净化含阳离子和阴离子废水的新思路。

以下为连环处里废水的具体操作步骤。

1.连环处理镀铜和含磷废水，步骤如下：

（1）将硅砂（3g）、CTAB 1.08g和H₂O（100mL）混合，在60℃下振荡10min。然后加入0.3M NaOH（30mL）溶液和正硅酸乙酯（TEOS 4.5mL）继续反应3h。将混合物取出进行过滤，用去离子水冲洗3~4次后放入烘箱中110℃烘干。

（2）重复步骤（1）四次，得包覆硅砂。

（3）将上述产物以1℃/min 升至550℃后保温6h，冷却后得包覆硅砂。

（4）将9g包覆硅砂置于250mL三口烧瓶内，与体积比为N-(β-氨乙基-γ-氨丙基)甲基二甲氧基硅烷（AATPS）:甲苯=1:30的溶液混合。在105℃油浴条件下，充分搅拌9h。冷却后进行过滤，用甲醇进行4~5次清洗，置于烘干箱中80℃烘干，得氨基完全功能化硅砂。

（5）取实际电镀铜废水25mL，加入1g氨基完全功能化的硅砂，在25℃，160r/min条件下水浴恒温震荡1h，过滤出硅砂，得滤液。