一种用改性磷石膏处理铜冶炼废水的方法 技术领域 本发明涉及一种利用磷化工生产中的副产物磷石膏改性后处理铜冶炼废水的方 法， 属于以废治废综合利用领域。
背景技术 磷石膏是湿法磷酸生产时排出的一种工业废渣， 我国目前每年的磷石膏排放量已 超过 2000 万吨， 而其利用率却非常低， 不仅产生较多的环境问题， 也给排放企业带来比较 重的经济负担。 随着高浓度磷复肥产量的增加， 低品味磷矿用得越来越多， 磷石膏的产生量 见越来越大。因此， 磷石膏的处置和利用在我国越来越得到人们的关注。
铜的冶炼、 加工以及电镀等工业生产过程中都会产生大量含铜废水， 其含铜浓度 高达几十 mg/L， 这种废水排入水体中， 会严重影响水的质量， 对环境造成污染。水中铜含量 达 0.01mg/L 时， 对水体自净有明显的抑制作用 ； 超过 3.0mg/L， 会产生异味 ； 超过 15mg/L， 就无法饮用。因此必须经过处理才能达到环境要求。
目前对含铜废水治理的方法主要有化学沉淀法、 离子交换法、 电解法、 吸附法、 膜 分离法等。 其中吸附法处理重金属废水具有很多优点， 成为水处理研究的重点， 开发了许多 性能良好的吸附剂， 特别是利用工业废弃物和农作物余物作吸附剂， 并且对现有的吸附剂 改性提高其吸附性能， 成为近年来研究的热点。
在公开号为 CN1148999A 的专利中公开了一种重金属生物吸附剂的制备方法。该 方法以工业发酵和生物处理植物产生的废弃微生物生物量制备重金属吸附剂， 该吸附剂以 聚氨基糖化物磷酸钠为主要成分。制备方法包括 ： 1) 用磷酸台循环工作的萃取机 ； 电解系 统包括电解槽和次氯酸钠电解膜 ； 废水前处理系统包括含铜废
溶液水解生物量。2) 用丁醇或正己烷出去脂溶性物质。3) 用氢氧化钠或碳酸氢 钠溶液反应和碱化 4) 用低级醇出去可溶性物质。5) 过滤和干燥剩余物以获得具有聚氨基 糖化物磷酸钠为主要成分重金属生物吸附剂。
在公开号为 CN101003396A 的专利中公布了一种印刷线路板微蚀含铜废水的处理 方法。该系统包括铜分离系统， 电解系统， 废水前处理系统和废水后处理系统。铜分离系统 包括两台循环工作的萃取机 ； 电解系统包括电解槽和次氯酸钠电解膜 ； 废水前处理系统包 括含铜废水池、 PH 值自动检测仪 ； 废水后处理系统包括隔油槽、 搅拌器和升降吸油器， 处理 方法采取搅拌澄清萃反联合工序， 采用萃取技术从水溶液中回收溶质， 铜离子去除率达到 90％， 使污水含铜量至少降低 80％， 可以达标排放。
本发明在分析含铜冶炼废水理化性质的基础上， 从资源综合利用的角度， 以磷石 膏为吸附剂， 将冶炼废水中的铜、 锌、 铅等多种重金属去除， 同时还可以降低色度， 去除一部 分有机物， 达到以废治废的目的。由于磷石膏是一种工业副产物， 成本很低， 可以为企业减 轻负担， 有很好的应用前景。
国外研究证明， 经过改性处理的磷石膏可以转化为较好的吸附材料， 对重金属有 较强的吸附性能。
如果能有效利用， 使其成为一种吸附剂来源， 不仅可以实现磷石膏的资源化利用， 还可为重金属废水的治理提供一种较为廉价的吸附剂。发明内容
本发明的目的在于提供一种采用改性磷石膏处理铜冶炼废水的方法。 本方法用磷 石膏作为吸附剂， 在常温、 常压条件下， 实现对废水中铜、 锌等离子的去除。
本发明用改性磷石膏处理铜冶炼废水的方法的技术方案按以下步骤完成 ： 含有以 下步骤 ：
(1) 改性磷石膏的制备 ：
向 磷 石 膏 中 加 入 改 性 剂， 改 良 剂 为 生 石 灰 和 粉 煤 灰， 加入量比例为 ： 磷石膏 55％～ 65％、 粉煤灰 25 ～ 45％、 生石灰 5 ～ 10％， 混匀 ；
(2) 吸附 ：
将改性磷石膏以 10kg/m3 的量加入铜冶炼废水中， 混合并搅拌， 接触 1 小时后过 滤， 并测定处理后的滤液中铜、 锌、 铅、 镉离子的含量。
(3) 吸附剂的处理 ：
吸附剂经沉淀后再进行脱水处理， 干燥后作为建筑材料。 本发明 (1) 原料化学成分 ： 改性前后的磷石膏的主要化学成分见下表。 表 1 改性前磷石膏的主要化学成分
表 2 改性后磷石膏的主要化学成分
表 3 废水中主要污染物种类及含量名称 含量 (mg/L) 铜 20 ～ 50 铅 4 ～ 10 锌 10 ～ 40 镉 1 ～ 15 PH 4 ～ 6.5(2) 改性磷石膏的制备
向磷石膏中加入改性剂， 加入量比例为 ： 磷石膏 55％～ 65％、 粉煤灰 25 ～ 45％、 生石灰 5 ～ 10％， 混匀 ；
(3) 吸附研究
将改性磷石膏以 10kg/m3 的量加入铜冶炼废水中， 混合并搅拌， 接触 1 小时后过 滤， 并测定处理后的滤液中铜、 锌、 镉等离子的含量。 用原子吸收分光光度计测定出水中铜、
锌、 镉等离子的含量， 用差减法即可计算出吸附材料所吸附重金属的量。
(4) 吸附剂的处理
吸附剂经沉淀后再进行脱水处理， 干燥后可作为建筑材料。 如制取建筑石膏板、 石 膏粉等。
本发明与现有技术比较具有的主要优点如下 ：
1) 处理费用低。磷石膏是一种工业废渣， 改性后作为吸附材料， 与活性炭等相比， 成本非常低。
2) 无需需要外加能源。 膜分离、 离子交换法等处理方法都需要外加能源， 而本发明 作为一种吸附法， 无需外加能源。
3) 可在常温、 常压下操作。
4) 本发明利用磷石膏的吸附性能， 将其资源化利用， 对于解决磷石膏堆存所带来 的占用土地及污染环境等问题具有实际的意义 ；
5) 本发明为实现产业化提供了依据， 并有利于生产工艺和过程的自动化控制和机 械化程度的提高。 附图说明
下面结合附图以实例进一步说明本发明的实质内容， 但各实例不构成对本发明的 限制。
图 1 为本发明的工艺流程图。 具体实施方式
(1) 原料化学成分 ： 改性前后的磷石膏的主要化学成分见下表。
表 1 改性前磷石膏的主要化学成分
表 2 改性后磷石膏的主要化学成分
表 3 废水中主要污染物种类及含量名称 含量 (mg/L) 铜 20 ～ 50 铅 4 ～ 10 锌 10 ～ 40 镉 1 ～ 15 PH 4 ～ 6.5
(2) 改性磷石膏的制备 向 磷 石 膏 中 加 入 改 性 剂， 改 良 剂 为 生 石 灰 和 粉 煤 灰， 加入量比例为 ： 磷石膏55％～ 65％、 粉煤灰 25 ～ 45％、 生石灰 5 ～ 10％， 混匀 ；
(3) 吸附研究
将改性磷石膏以 10kg/m3 的量加入铜冶炼废水中， 混合并搅拌， 接触 1 小时后过 滤， 并测定处理后的滤液中铜、 锌、 镉等离子的含量。 用原子吸收分光光度计测定出水中铜、 锌、 镉等离子的含量， 用差减法即可计算出吸附材料所吸附重金属的量。
(4) 吸附剂的处理
吸附剂经沉淀后再进行脱水处理， 干燥后可作为建筑材料。 如制取建筑石膏板、 石 膏粉等。所用废水取自云南某铜冶炼厂， 其主要重金属含量如下表所示 ：
名称 含量
铜 30mg/L铅 5mg/L锌 15mg/L镉 2PH 6.5实施例 1 ： 将改性磷石膏以 5kg/m3 的量加入上述冶炼废水中， 混合并搅拌， 接触 40 分钟后过滤， 测定处理后的滤液中铜的含量为 10mg/L， 锌的含量为 7mg/L， 铅的含量为 2mg/ L， 镉的含量为 1mg/L。
实施例 2 ： 将改性磷石膏以 10kg/m3 的量加入上述冶炼废水中， 混合并搅拌， 接 触 1 小时后过滤， 测定处理后的滤液中铜的含量为 4mg/L， 锌的含量为 5mg/L， 铅的含量为 1.2mg/L， 镉的含量为 0.5mg/L。
实施例 3 ： 将改性磷石膏以 10kg/m3 的量加入上述冶炼废水中， 混合并搅拌， 接触 1.5 小时后过滤， 测定处理后的滤液中铜的含量为 3mg/L， 锌的含量为 4mg/L， 铅的含量为 1.2mg/L， 镉的含量为 0.2mg/L。
实施例 4 ： 将改性磷石膏以 15kg/m3 的量加入上述冶炼废水中， 混合并搅拌， 接触 1.5 小时后过滤， 测定处理后的滤液中铜的含量为 1.5mg/L， 锌的含量为 3.5mg/L， 达到 《污 水综合排放标准》 (GB8978-1996) 中三级标准 ； 铅的含量为 0.8mg/L， 镉的含量为 0.1mg/L， 达到 《污水综合排放标准》 (GB8978-1996) 中规定的第一类污染物最高允许排放浓度。
实施例 5 ： 将改性磷石膏以 15kg/m3 的量加入上述冶炼废水中， 混合并搅拌， 接触 40 分钟后过滤， 测定处理后的滤液中铜的含量为 2mg/L， 锌的含量为 4mg/L， 达到 《污水综合 排放标准》 (GB8978-1996) 中三级标准。 铅的含量为 0.9mg/L， 镉的含量为 0.1mg/L， 达到 《污 水综合排放标准》 (GB8978-1996) 中规定的第一类污染物最高允许排放浓度。