[发明专利]一种高稳定性的废水处理系统

说明书

本发明涉及废水处理领域，公开了一种高稳定性的废水处理系统，包括依次设置且通过管路相连的进水单元、预处理单元、电渗析单元、后端浓缩单元，电渗析单元包括电渗析器，电渗析器包括阳极、阴极和若干阳离子交换膜、若干阴离子交换膜。阳离子交换膜为磺化笼形多面低聚倍半硅氧烷改性聚偏氟乙烯膜，其制备方法包括以下步骤：（1）膜表面改性；（2）笼形多面低聚倍半硅氧烷接枝；（3）磺化改性。在聚偏氟乙烯膜的侧面引入POSS结构并接枝磺酸基团，减少对主链刚性的影响，保证膜的机械强度，增强膜的抗污染性能和耐酸性能，延长膜的使用寿命，增强装置稳定性，实现纯化水的高效处理，最终实现废水减量排放、金属的资源化回用。

技术领域

本发明涉及废水处理领域，尤其涉及一种高稳定性的废水处理系统。

背景技术

电镀行业主要为配套加工行业，分为单金属电镀、合金电镀、非晶态合金电镀、化学转化膜、化学镀、复合电镀、电铸等，除了专业电镀厂和少数大厂配套的电镀车间外，大多数电镀企业依然存在规模小、产值小、管理水平低的问题。电镀生产过程中需要使用大量的含铬、镍、铜、欣、银等重金属化学品，产生的重金属污染物在自然中难以降解，可在环境中长期累积，甚至转换为毒性更大的化合物，通过食物链在生物和人体内蓄积，严重危害到人体健康和生态安全。

现有相关文献资料报道对于含重金属废水处理常用的技术包括化学法、物理法和生物法等，其方案各有优缺点。化学法易受废水中离子浓度、温度、pH等外界因素的影响，需要对加入的化学物质种类和浓度进行反复试验；生物法会受季节、培养周期和具有选择性的限制，目前实际应用有限。物理法，特别是膜交换法目前得到了广泛关注，其技术可靠，操作费用低，占地面积小，不产生废渣。电渗析技术主要是在外加电场下，利用半透膜的选择透过性，不同的带点溶质粒子通过膜迁移实现不同的溶质粒子的分离，被广泛用于化工、轻工、冶金、造纸、医药工业中，特别是在电镀工业中含金属废水的处理中得到应用。

但是目前在使用的过程中也发现一些问题，一方面，电镀工业产生的废水除了含有大量的重金属离子之外，还存在酸度高的特点，离子交换膜在这一条件下长期使容易被腐蚀，导致阳离子交换膜的膜面结构和内部孔道被破坏，进而使得阳离子交换膜的分离能力和分离效率极大降低。另一方面，阳离子交换膜的抗污染性不强，特别是当废水中存在一些有机污染物时，如表面活性剂或蛋白质，这些有机污染物可能对阳离子交换膜造成不可逆的破坏，导致电渗析过程无法平稳运行。目前已经有一些改性工艺对阳离子交换膜进行改性，如中国专利公开号“CN113042112A”公开了一种功能化阳离子交换膜的制备方法，包括如下步骤：将羧甲基纤维素钠和羧基化的纤维素纳米晶须分散于蒸馏水中，得到膜液；将所述膜液进行真空脱泡处理后，流延成膜，得到前驱体；将所述前驱体用氯化铁水溶液进行交联后，用盐酸水溶液洗涤，得到所述功能化阳离子交换膜，可以提升阳离子交换膜具有较强的耐酸性能和吸附性能。但是这些改性方法条件复杂，难以工业化。

发明内容

本发明是为了克服现有技术中电渗析处理电镀废水工艺难以长期稳定运行，其中的阳离子交换膜容易被腐蚀、污染的缺点，提供了一种高稳定性的废水处理系统，在阳离子交换膜侧面引入笼形多面低聚倍半硅氧烷，再在笼形多面低聚倍半硅氧烷上引入磺酸基，在不影响主链刚性的情况下提高阳离子交换膜的耐酸性能和抗污染性能，增强电镀废水处理的长期运行稳定性。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种高稳定性的废水处理系统，包括依次设置且通过管路相连的进水单元、预处理单元、电渗析单元、后端浓缩单元，所述电渗析单元包括一个或多个串联的电渗析器，所述电渗析器包括阳极、阴极和若干阳离子交换膜、若干阴离子交换膜，所述阴离子交换膜和相邻的阳离子交换膜分别形成浓水室和淡水室，浓水室与后端浓缩单元管道连接，淡水室还连接有淡水箱；所述第一阳离子交换膜、第二阳离子交换膜均为磺化笼形多面低聚倍半硅氧烷改性聚偏氟乙烯膜。