[发明专利]一种强吸附型生物炭制备及用于含镍电镀废水处理的应用

说明书

本发明公开了一种强吸附型生物炭制备及用于含镍电镀废水处理的应用，制备方法是将水体发生富营养化时生成的绿萍于400℃下高温限氧裂解制备生物炭，制得的生物炭表面呈海绵多孔分层结构，表面粗糙且孔穴和孔道较多，富有O－H、CO₃^2‑和COO^－等官能团，其组成中KCl和CaCO₃含量较高，使其对重金属Ni有较强的吸附性能。其用于含镍电镀废水处理的应用，使用5g/L的Ca(OH)₂对含镍电镀废水进行预沉淀，然后投加2g/L的生物炭进行初次吸附，再采用3g/L的生物炭进行二次吸附，处理后电镀废水中残余镍浓度达到排放标准，且废水中氨氮、磷酸盐、浊度和Cu、Zn等污染物也得到高效去除。

技术领域

本发明属于环境功能材料和重金属废水处理新技术开发领域，具体涉及一种强吸附型生物炭的制备方法及其采用该强吸附型生物炭用于高效处理实际含镍电镀废水的应用。

背景技术

电镀、冶金、印染和有色金属冶炼等行业生产过程产生的电镀废液和清洗废水中含有大量Ni及一定数量的Cu、Cr、Pb、Zn等重金属，其中重金属Ni浓度范围为17mg/L～520mg/L。Ni²⁺毒性强、存在潜在致癌性，且其形态稳定、不易被微生物降解，进入环境中会通过食物链在生物体内富集，严重危害生态系统安全和人体健康。

目前，常用的含镍废水处理方法主要包括有沉淀法(FeCl₃、AlCl₃、Al₂(SO4₂)₃、PAC、Ca(OH)₂等)、吸附法(活性炭、生物炭、纳米颗粒等)、电解法、离子交换法、催化还原法、纳滤法、反渗透法和电渗析法等，其中：

沉淀法操作简单，处理效率高，但其常存在沉淀量过大且出水水质难以达标的缺陷；吸附法成本较低，易于规模化推广，但存在吸附剂种类较少和吸附效率较低的缺陷。

离子交换法和催化还原法可回收一定量的重金属，但回收重金属的纯度较低，且工艺复杂，出水水质较差。

纳滤和反渗透法处理效果较为稳定，但也存在处理成本高，膜易堵塞和污染的缺陷。

实际中，含镍电镀废水成分复杂，属于强酸性水体，除Ni外常含有较高浓度的氨氮、磷酸盐、Cu、Zn等污染物，且其色度、浊度均较高，传统单一方法很难对其实现高效净化，因此寻求新的用于含镍电镀废水的深度处理技术一直是申请人所关注的研究课题之一。

含镍电镀废水处理方面的专利在国内也有报道，例如：

(1)中国专利申请(公告号：CN207046985U)，专利名称：一种含镍废水处理回用系统，该系统采用微滤膜过滤、反渗透和离子交换相结合的综合工艺处理含镍废水，处理效果稳定，出水水质可达到回用要求，但存在工艺复杂、成本高、滤膜回收利用率低的缺陷。

(2)中国专利申请(公开号：CN105461119A)，专利名称：阳极氧化封孔产生的含镍废水的处理方法及处理系统。该方法采用光催化降解、芬顿氧化、絮凝沉淀、过滤和离子交换相结合的组合工艺净化含镍废水，对废水中镍的去除率高，对有机物也有一定的降解和去除效率，但其工艺复杂，成本高，所需药剂较多。

(3)中国专利申请(公开号：CN105439360A)，专利名称：一种含镍废水的处理方法及其处理系统。该系统通过调节含镍废水pH和蒸发浓缩获取蒸馏水及浓缩液，再对蒸馏水进行砂滤、活性炭吸附和纳滤，对浓缩液进行固液分离和精馏，从而处理含有多种络合剂的含镍废水，其工艺流程复杂，蒸馏过程费时费力。