一种以动物血粉为吸附剂处理Cd2+或Cu2+废水的方法

摘要

本发明公开了一种以动物血粉为吸附剂处理含重金属离子废水的方法，使用动物血粉可以高效去除废水中的镉、铜离子，可使所处理的废水残留重镉、铜离子浓度达到废水处理后的排放标准，动物血粉原料来源广泛、价格低廉，具有广阔的市场前景，且废水中重金属离子浓度较低时，吸附过重金属离子的动物血粉还可作为园林花卉土使用，实现废弃物资源化利用的目标。

权利要求

1.一种以动物血粉为吸附剂处理Cd2+或Cu2+废水的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：①动物血粉制备：将废弃的动物血液经145-165℃高温气流干燥成为粗血粉颗粒、再经过粉碎成50-200目的动物血粉吸附剂，所述动物血粉干燥后的含水量为5-12％；

②处理含Cd2+废水的方法：将动物血粉与含Cd2+离子的废水在反应器中混合，调节pH值为5-5.5，室温条件下搅拌吸附2-4h，其搅拌速度为每分钟30-100转，溶液中残留Cd2+离子浓度低于0.1 mg·L-1即达到废水排放标准；

2+

所述动物血粉的添加量与Cd 离子总含量比例为1:4.8-5，其单位为g:mg；

或：

②处理含Cu2+废水的方法：将动物血粉与含Cu2+离子的废水在反应器中混合，调节pH值为7-8，室温条件下搅拌吸附15-18h，其搅拌速度为每分钟30-100转，溶液中残留Cu2+离子浓-1度低于0.5 mg·L 即达到废水排放标准；

所述动物血粉的添加量与Cu2+离子总含量比例为1:6.6-10，其单位为g:mg。

2.如权利要求1所述的一种以动物血粉为吸附剂处理Cd2+或Cu2+废水的方法，其特征在于：含Cd2+废水为电镀废水时，上述步骤②处理的溶液需进行二次吸附，即将步骤②处理的溶液按照重量体积百分比1%的比例加入动物血粉进行第二次吸附，经过两步法吸附处理后，溶液中剩余Cd2+浓度低于0.05 mg·L-1即达到废水排放标准。

3.如权利要求1或2所述的一种以动物血粉为吸附剂处理Cd2+或Cu2+废水的方法，其特征在于：所述废水中Cd2+或Cu2+离子的初始浓度低于20mg·L-1。

说明书

2+ 2+

一种以动物血粉为吸附剂处理Cd 或Cu 废水的方法

技术领域

[0001] 本发明属于固体废弃物--屠宰厂血液的资源化及其在污水处理中的应用领域，具体涉及一种以动物血粉为吸附剂处理含重金属离子废水的方法。

背景技术

[0002] 随着现代工业的发展，含重金属离子水污染问题日益严重，如何获得新型、廉价、高吸附容量(或高效去除率)的吸附材料成为含重金属离子废水处理研究的重点内容之一。目前已开发应用的含重金属离子废水处理方法主要有化学沉淀法、电解法、离子交换法、混凝或絮凝法、膜分离法、吸附法。化学沉淀法是使废水中呈溶解状态的重金属离子转变为不溶于水的重金属化合物的方法，包括中和沉淀法和硫化物沉淀法等；电解法是利用电解的基本原理，使废水中重金属离子通过电解在阳-阴两极上分别发生氧化还原反应，以此分离重金属污染物；离子交换法是利用离子交换剂上的交换基团，与废水中的重金属离子进行交换反应，将重金属离子置换到交换剂上予以去除的方法；混凝或絮凝法是通过在废水中加入混(絮)凝剂，使废水中的胶体和颗粒物形成矾花，加速重金属离子聚沉，达到去除的目的；膜分离法是以外界能量或化学位差作为推动力，利用天然或人工合成的高分子薄膜对双组分或多组分的溶质和溶剂进行分离、分级、提纯和浓缩的一种方法；吸附法是利用多孔性吸附材料去除废水中重金属离子的方法。

[0003] 这几种方法有各自的优缺点，化学沉淀法具有操作简单、效果较好、成本较低的优点，但大量的重金属盐污泥不易处理，易造成二次污染，同时所处理后的废水不能直接排放，残留重金属离子浓度较高，无法实现排放，且占地面积大、处理量小、选择性差。电解法工艺成熟、占地面积小、去除效率高、无二次污染、沉淀的重金属可以回收，但该法不适用于含重金属离子浓度较低的废水处理，耗电量大、废水处理量小、处理成本高。离子交换法操作简单、处理效果好、交换剂可再生、占地面积小，对重金属浓度小于10mg·L-1的废水处理效果好，但该法一次性投资较大，材料和操作费用较高，受废水中杂质的影响较大，且不适合去除所有重金属离子以及所吸附的重金属离子需洗脱和树脂需再生，从而产生新的废水。混凝或絮凝法可以处理重金属浓度低于100mg·L-1或高于1000mg·L-1的废水，便于间歇运行，污泥稳定性好、细菌活性低、效果好，但该法操作成本高，需要消耗大量的化学试剂，且有最低浓度限值，难以达到排放标准。膜分离法具有设备简单、操作方便、处理高效、节能等优点，但膜易被污染物堵塞、寿命短、更换费用昂贵，如膜再生也需酸碱处理再生，将产生新的废水或新废弃物，难以实现一步达标等效果；吸附法具有操作简单、处理效率高等优点，但目前工业上使用的吸附剂价格普遍较高，无法得到广泛应用，更重要的是所处理的废水残留重金属离子浓度难以达到排放标准。

发明内容

[0004] 鉴于常用的几种含重金属离子废水处理方法都存在操作复杂、运行成本高、去除效果差等缺点，本发明提出一种以屠宰厂动物血液为原料，加工成为动物血粉，并用作吸附剂处理含重金属离子废水的方法与应用。

[0005] 本发明的一个方面，提供一种新型吸附剂---动物血粉，将屠宰厂动物血经 145-165℃高温气流干燥、粉碎制得所述产品，所述动物血粉干燥后的含水量为 5-12％，粉碎为
50-200目。

[0006] 本发明的另一个方面，还提供了一种以动物血粉为吸附剂处理Cd2+或Cu2+废水的方法，具体如下：

[0007] 处理含Cd2+废水的方法：将动物血粉与含Cd2+离子的废水在反应器中混合，调节pH2+
值为5-5.5，室温条件下搅拌吸附2-4h，其搅拌速度为每分钟30-100转，溶液中残留Cd 离子浓度低于0.1mg·L-1即达到废水排放标准，所述动物血粉的添加量与Cd2+离子总含量比例为1:4.8-5，其单位为g:mg。

[0008] 处理含Cu2+废水的方法：将动物血粉与含Cu2+离子的废水在反应器中混合，调节pH2+
值为7-8，室温条件下搅拌吸附15-18h，其搅拌速度为每分钟30-100转，溶液中残留Cu 离子浓度低于0.5mg·L-1即达到废水排放标准；所述动物血粉的添加量与Cu2+离子总含量比例为1:6.6-10，其单位为g:mg。

[0009] 当处理含Cd2+的电镀废水时，其排放标准要求更高，其处理方法为两步法：先按照动物血粉的添加量与重金属离子总含量比例为1:4.8-5(g:mg)进行第一步处理，达到溶液中残留重金属离子浓度为0.1mg·L-1左右，再将第一步处理的滤液进行第二步处理，即将滤液按照1％(重量体积百分比)的比例加入动物血粉进行第二次吸附，即两步法。经过两步法吸附处理后，溶液中剩余Cd2+浓度降至0.006mg·L-1，低于电镀污染物排放标准(GB-21900-2008)对Cd2+的排放限值(0.05mg·L-1)。

[0010] 本发明所制备的动物血粉吸附剂具有以下优势：该血粉可以高效去除废水中的重金属离子，可使所处理的废水残留重金属离子浓度达到电镀废水处理后的排放标准，即可实现处理后的废水重金属离子残留量在0.05mg·L-1以下，这是目前所有吸附剂(离子交换树脂除外)难以实现的，且动物血粉的原料来源广泛、价格低廉(每吨约6000-8000元)，以及当废水中重金属离子浓度较低时(符合园林花卉土重金属离子含量要求时)，吸附过重金属离子的血粉可作为园林花卉土使用，实现废弃物资源化利用的目标。

具体实施方式

[0011] 以下结合实施例，对本发明的具体实施方式进行更加详细的说明，以便能够更好地理解本发明的方案以及其各个方面的优点。然而，以下描述的具体实施方式和实施例仅是说明的目的，而不是对本发明的限制。

[0012] 下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。

[0013] 下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

[0014] 实施例1：动物血粉的制备方法

[0015] 将屠宰场废弃的动物血液经155℃高温气流干燥成为粗血粉颗粒，干燥后的含水量为10％，再经过粉碎成100目的动物血粉吸附剂，即成为高效吸附重金属离子吸附剂。

[0016] 实施例2：一步法处理Cd2+浓度废水的方法

[0017] ①在12吨反应釜中，装有10吨初始浓度为20mg·L-1的Cd2+溶液，加入上述制备的40kg动物血粉吸附剂，调节pH值为5.0，室温条件下搅拌吸附2h，其搅拌速度为每分钟80转，过滤得出低浓度重金属离子的滤液。

[0018] ②取步骤①的滤液50mL放置于150mL锥形瓶中，加入2.5mL硝酸，在电热板上加热消解，确保样品不沸腾，蒸至5mL左右，再次加入2.5mL硝酸和1 mL高氯酸，再蒸至1mL左右，取下冷却，加超纯水定容至50mL，再将此定容液用WYS2200型原子吸收分光光度计测定残留镉离子浓度。

[0019] 测定结果为过滤溶液中剩余Cd2+离子浓度为0.1mg·L-1，达到污水综合排放标准(GB8978-1996)中Cd2+离子排放限值0.1mg·L-1。

[0020] 实施例3：两步法处理电镀废水中Cd2+的方法

[0021] ①由于电镀废水通常是经过化学沉淀处理再经过常规吸附剂处理工艺而排放，但通常难以达到排放标准，因而需改进工艺或吸附剂，先将化学沉淀处理后的高浓度Cd2+废水经过第一步处理，即按照动物血粉的添加量与重金属离子总含量比例为1:5(g:mg)进行第2+ 2+
一步处理，具体而言，在12吨反应釜或反应池中，输入10吨化学沉淀处理后的Cd 溶液，Cd浓度为20mg·L-1，加入上述制备的 40kg动物血粉吸附剂，调节pH值为5.0，搅拌吸附2h，其搅拌速度为每分钟80 转，过滤得出剩余Cd2+离子浓度为0.1mg·L-1左右的处理液。

[0022] ②再将第一步处理的滤液进行第二步处理，即将滤液按照1％(重量体积百分比)的比例加入动物血粉进行第二次吸附(两步法)，其它工艺条件与实施例2 相同。

[0023] ③经过两步法吸附处理后，溶液中剩余Cd2+浓度降至0.006mg·L-1，低于电镀污染物排放标准(GB-21900-2008)对Cd2+的排放限值(0.05mg·L-1)，其分析测定方法以实施例2相同。

[0024] 实施例4：含Cu2+废水的处理方法

[0025] ①在12吨反应釜中，装有10吨初始浓度为20mg·L-1的Cu2+溶液，加入上述制备的30kg动物血粉吸附剂，调节pH值为7，室温条件下搅拌15h，其搅拌速度为每分钟80转，过滤得出低浓度重金属离子的滤液。

[0026] ②取步骤①的滤液50mL放置于150mL锥形瓶中，加入2.5mL硝酸，在电热板上加热消解，其步骤与实施例2相同，再用WYS2200型原子吸收分光光度计测定残留Cu2+离子浓度。溶液中剩余Cu2+离子浓度为0.411mg·L-1，低于电镀污染物排放标准(GB-21900-2008)对Cu2+的排放限值(0.5mg·L-1)。