一种硫化物重金属捕集剂及其制备方法 【技术领域】
本发明涉及水体中重金属离子的去除、净化或捕集技术，具体说是一种硫化物重金属捕集剂的制备及其在水处理中的应用方法。
背景技术
工业中经常会产生含铬、镍、铜、镉、铅、锌、铝、金、银、汞等多种金属离子的废水，上述重金属离子具有在自然环境下性质稳定、在生物体内累积、低浓度且具有长期的毒副作用等特点，若得不到妥善处理，将对环境造成严重污染。
传统的pH调节沉淀法处理含重金属离子的废水，即通过投加氢氧化钠、碳酸钠、石灰等碱性化学物质，将废水的pH值调到11左右，形成相应的重金属氢氧化物沉淀以去除重金属离子。pH调节沉淀法，需谨慎控制pH值，以保证最佳的去除效果，若废水中含有锌离子、铝离子等两性离子，形成的氢氧化物沉淀在高碱性时发生溶解，需要改变不同的pH值，进行多级沉淀处理。由于处理后废水的pH值太高，上层清液必须泵入中和池，加酸回调pH至6～9，才能排放，处理步骤较为繁琐。
部分厂家采用硫化碱沉淀法处理重金属废水，利用投加地硫化钠与重金属离子形成难溶的硫化物沉淀以去除重金属离子。重金属离子硫化物沉淀在水中的溶解度比相应的金属氢氧化物沉淀低3-10个数量级，残余在水溶液中重金属离子浓度较小，而且多种金属离子可以在一步沉淀过程中去除。与pH调节沉淀法相比较，沉淀具有易分离、易过滤、后续处理简单等优点。但使用过程中硫化钠会产生硫化氢的异味，溶解时会发生氧化副反应，而且重金属硫化物沉淀絮体颗粒细小、沉降时间太久等，降低了重金属离子的去除效果。
【发明内容】
本发明的目的在于：克服现有技术存在的缺陷，提供一种硫化物重金属捕集剂及其制备方法，可有效地抑制了硫化氢的产生，在常温下与废水中的Hg2+、Cd2+、Pb2+、Mn2+、Cu2+、Ni2+、Zn2+、Cr3+、Hg2+、Cr6+等各种重金属离子迅速反应，生成水不溶性硫化物沉淀。
为了解决上述问题，本发明通过将硫化钠水溶液与硫反应，生成多硫化钠，最后加入硫酸铝、氯化铝等铝盐为稳定剂，以强化絮凝效果、增强对重金属离子的捕集效果，制得一种高效的重金属捕集剂(简称XMT)、用于处理含重金属离子的工业废水，本技术发明有效地抑制了硫化氢的产生，在常温下与废水中的Hg2+、Cd2+、Pb2+、Mn2+、Cu2+、Ni2+、Zn2+、Cr3+、Cr6+等各种重金属离子迅速反应，生成水不溶性硫化物沉淀。
实现本发明的目的所采取的技术方案是：
一种硫化物重金属捕集剂，其原料组分配比是：
硫化钠 260g
硫磺粉 35～175g
分散剂硅酸钠 1～2g
絮凝强化剂硫酸铝和/或氯化铝 20-25g
水 1000mL。
其制备方法是：260g硫化钠溶解于1000mL水中，置于反应器中，70-95℃恒温水浴加热。控制搅拌速率30-100r.min-1，在搅拌状态下，加入1-2g分散剂硅酸钠；待硅酸钠完全溶解后，加入硫磺粉35-175g，使得硫磺表面润湿，形成硫磺悬浊液。控制反应20-30min，硫磺逐渐溶解。加入20-25g絮凝强化剂硫酸铝和(或)氯化铝。搅拌，冷却至室温，得到棕红色的重金属捕集剂。根据废水中的重金属离子种类和浓度，投加适量的本发明硫化物重金属捕集剂，也可与PAM等其它水处理剂配合使用，生成的重金属硫化物沉淀颗粒大、絮体密实，沉降时间短，处理后废水中的重金属离子浓度达到国家排放标准，产生的残渣可回收重金属，不易产生二次污染；该捕集剂也可用于回收水溶液中的贵重金属。
本发明硫化物重金属捕集剂，用于处理含重金属离子的工业废水，可有效抑制硫化氢的产生，在常温下与废水中的Hg2+、Cd2+、Pb2+、Mn2+、Cu2+、Ni2+、Zn2+、Cr3+、Cr6+等各种重金属离子迅速反应，生成水不溶性硫化物沉淀。本发明硫化物重金属捕集剂，制备工艺简单，使用简便，处理效果好。可单独使用，也可与其它水处理剂配合使用。生产的硫化物沉淀颗粒大、絮体密实，缩短了沉降时间，易使废水中的重金属离子浓度达到国家规定的排放标准以下，产生的残渣可回收重金属，不易产生二次污染；该捕集剂也可用于回收水溶液中的贵重金属。所需设备简单，操作方便，费用低廉，可以适用于电路板、电镀、金属表面精整、胶片制造、煤电厂、市政或工业垃圾焚烧、电池生产等行业废水处理。
【具体实施方式】
下面结合实施例，对本发明作详细说明。
实施例1
260g硫化钠溶于1000mL净化水中，置于反应器中，70℃恒温水浴加热。控制搅拌速率30r.min-1，在搅拌状态下，加入1g分散剂硅酸钠；待硅酸钠完全溶解后，加入硫磺35g，使得硫磺表面润湿，形成硫磺悬浊液。控制反应20min，硫磺逐渐缓慢溶解。加入20絮凝强化剂硫酸铝或氯化铝。搅拌，冷却至室温，得到棕红色的重金属捕集剂。
实施例2
260g硫化钠溶解于1000mL净化水中，置于反应器中，其他参数见表1。
实施例3
260g硫化钠溶解于1000mL净化水中，置于反应器中，其他参数见表1。
实施例4
260g硫化钠溶解于1000mL净化水中，置于反应器中，其他参数见表1。
表1
工艺参数 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 硫化钠/g 260 260 260 260 净化水/mL 1000 1000 1000 1000 恒温水浴/℃ 70 75 85 95 搅拌速率/r.min-1 30 50 80 100 硅酸钠/g 1 1.3 1.7 2 硫磺/g 35 80 130 175 反应时间/min 20 25 25 30
絮凝强化剂 20g硫酸铝 25g氯化铝 20g氯化铝 25g硫酸铝
选用苏州某公司的线路板废水，测得铜离子浓度为127.66mg.L-1，pH为5.1。加入300mg.L-1的实施例1-实施例4的重金属捕集剂，搅拌速率为30r.min-1，反应搅拌5min后静置过滤，取上清液测定其铜离子浓度分别为0.413mg.L-1、0.310mg.L-1、0.297mg.L-1和0.271mg.L-1，铜离子浓度均达到国家排放标准。
选用镇江某公司的电镀废水，测得Zn2+浓度为5.14mg/L、Cr6+浓度为4.91mg/L、Ni2+浓度为4.88mg/L。加入80mg.L-1的实施例1-实施例4的重金属捕集剂，搅拌速率为30r.min-1，反应搅拌5min后静置过滤，取上清液测定其Zn2+浓度分别为1.217mg.L-1、1.330mg.L-1、0.992mg.L-1和0.931mg.L-1，均达到国家排放标准；测定其Cr6+浓度分别为0.433mg.L-1、0.376mg.L-1、0.098mg.L-1和0.075mg.L-1，均达到国家排放标准；测定其Ni2+浓度分别为0.942mg.L-1、0.817mg.L-1、0.090mg.L-1和0.876mg.L-1，均达到国家排放标准。
本发明专利对其他重金属离子具有同样类似的捕集性能。