CN100412212C - 超声波活化浸取分离重金属污泥中各金属组分的方法 - Google Patents

超声波活化浸取分离重金属污泥中各金属组分的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种超声波活化浸取分离重金属污泥中各金属组分的方法。可用于重金属污泥的资源化处理，属于环保技术领域。该方法是先将污泥通过加水至总含水量达到90%、搅拌0.5～1小时、浓浆泵抽取进行制浆，然后在超声波作用和充分搅拌的条件下，加入20～40%的稀酸并控制不同的终点pH值进行分步酸浸，使污泥中不同的金属组分进入不同的pH值的浸取液中以达到分离或初步分离的目的，分离后的含不同组分的各浸取液通过常规纯化后浓缩即可得到不同的金属盐产品。本分离方法具有分离成本低、分离效果好、不产生二次污染、污泥能够完全回收利用等特点，很适合于对重金属污泥的资源化处理。

Description

超声波活化浸取分离重金属污泥中各金属组分的方法
技术领域
本发明属于环保技术领域，涉及重金属污泥中不同金属组分的分离方法，具体涉及超声波活化浸取分离重金属污泥中各金属组分的方法，该方法可用于重金属污泥的资源化处理。
背景技术
重金属污泥是一些工业企业废水处理产生的一种污泥，是一种污染较大的工业废弃物，其成分为各种重金属氢氧化物沉淀或碳酸盐沉淀的混合物，如不对其进行资源化处理，必然造成环境污染和资源浪费。目前国内大多数从事重金属污泥处理的厂家采用的工艺可分为火法和湿法两种。前一种方法造成较大的二次污染，且资源化不彻底。后一种方法是先将污泥用酸完全溶解，然后再采用氨浸或分步沉淀或萃取的方法进行分离，采用这种工艺如果要取得较好的资源化、无害化效果，将付出较高的处理成本，并且也容易产生二次污染，因而其经济效益和社会效益受到限制。因此有必要建立一套处理成本低、处理量大、处理工艺简单、杜绝二次污染的的重金属污泥的资源化处理工艺，而重金属污泥的资源化、无害化的处理技术的核心在于污泥中不同金属组分的分离，建立一个先进的重金属污泥中不同金属组分的分离方法，可以大大提高重金属污泥的资源化处理、无害化处理的效果。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提出有效解决上述重金属污泥不同金属组分的分离问题，提供一种处理成本低、处理量大、处理工艺简单、避免二次污染的重金属污泥的资源化处理工艺。
本发明的原理是通过超声波提供分子活化的能量，一方面可以强化重金属离子的酸浸溶解过程，另一方面可以加快胶体粒子的聚沉过程，减少固相组分对液相离子的吸附，这样可以利用不同金属氢氧化物或碳酸盐承担的溶度积不同，因而其溶解所需的pH值也不同，通过制浆以后，污泥和水已经充分混合，固相以微粒状态分散于液相当中，此时在超声波作用下加入稀酸进行分步酸浸，可使污泥中不同的金属组分进入不同的pH值的浸取液中以达到分离或初步分离的目的，这样不但能在较低的成本下达到了较好的分离效果，而且还能够减少能耗，并实现零排放的目标。
本发明的目的通过如下技术方案实现：
超声波活化浸取分离重金属污泥中各金属组分的方法，包括如下步骤和工艺条件：
(1)污泥制浆：先将污泥加入制浆釜并加入水使其总含水量达到90％，充分搅拌0.5～1小时，再将其用浓浆泵抽至浸取釜中得到固液充分混合的泥浆。
(2)超声波活化酸浸：在超声波作用和充分搅拌的条件下，加入20～40％的稀酸，控制一定的终点pH值浸取，首先使污泥中最容易被酸浸的金属组分进入浸取液，然后通过压滤机进行固液分离，得到的浸取液通过常规纯化后浓缩即可得到金属盐产品。
(3)多次制浆酸浸：压滤得到的固相不断重复上述两步，控制不同的终点pH值使污泥中不同的金属组分进入不同的pH值的浸取液中以达到分离或初步分离的目，分离后的含不同组分的各次浸取液通过常规纯化后浓缩即可得到不同的金属盐产品。
所述的制浆和酸浸过程都是在带机械搅拌的反应釜中进行的。
所述的酸浸反应的时间优选为2～3小时。
所述的浸取酸优选为硫酸。
浸取反应釜的底部装有超声波发生器，超声波发生器频率为20～40KHz，功率为1.5～4kw/m3。
本发明相对于现有技术具有如下特点：采用分离方法建立的重金属污泥的资源化处理工艺具有处理成本低、处理效果好、资源回收利用率高、不产生二次污染等特点，很适合于对重金属污泥的资源化处理。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明要求保护的范围并不局限于实施例表示的范围。
实施例1
某线路板厂的废弃污泥，其中含铜量为4％，含铁量为5％，含锡量为1％，含水量为70％。其处理工艺如下：
1、先将污泥加入制浆釜并加入水使其总含水量达到90％，充分搅拌半小时，再将其用浓浆泵抽至浸取釜中得到固液充分混合的泥浆。
2、在声频为20kHz、功率为2.5kw/m3的超声波辐射条件下，充分搅拌，逐渐加入40-60％的稀硫酸进行溶解，控制pH值为1.5-2，反应时间为2-3小时。
3、用压滤机进行固液分离。
4、将固液分离后的液相进行浓缩，结晶出粗品硫酸铜，再重结晶得到产品硫酸铜。
5、将固液分离后的固相在声频为20kHz、功率为1.5kw/m3的超声波辐射条件下，逐渐加入30％的盐酸，充分搅拌进行溶解，控制pH值为0.5-1，反应时间为1小时。
6、用压滤机进行固液分离，所得液相即为液体三氯化铁产品，可返回线路板厂作为混凝剂使用。
7、将固液分离后的固相加水进行制浆，然后在声频为20kHz、功率为2kw/m3的超声波辐射条件下，充分搅拌，逐渐加入30％烧碱溶液进行溶解，控制pH值为13-14，反应时间为2小时。
8、用压滤机进行固液分离，去除少量固体杂质，所得液相浓缩后即得锡酸钠产品。
实施例2
某电镀厂的废弃污泥，其中含镍量为2.1％，含铜量为1.5％，含锌量为1.4％，含铁量为2.5％，含铬量为3.0％，含水量为60％。其处理工艺如下：
1、先将污泥加入制浆釜并加入水使其总含水量达到90％，充分搅拌1小时，再将其用浓浆泵抽至浸取釜中得到固液充分混合的泥浆。
2、在声频为20kHz、功率为2.5kw/m3的超声波辐射条件下，充分搅拌，逐渐加入40-60％的稀硫酸进行溶解，控制pH值为3-3.5，反应时间为2-3小时，镍和锌离子溶解于液相，铜、铬(三价)、铁(三价)留在固相。
3、用压滤机进行固液分离。
4、将固液分离后的液相通过三相萃取分离纯化，浓缩后分别得到硫酸镍和硫酸锌产品。
5、将固液分离后的固相在声频为20kHz、功率为2.5kw/m3的超声波辐射条件下，充分搅拌，逐渐加入40-60％的稀硫酸进行溶解，控制pH值为2-2.5，反应时间为2-3小时，铜溶解于液相，铬(三价)、铁(三价)留在固相。
6、用压滤机进行固液分离。
7、将固液分离后的液相通过晶型沉淀法进行纯化，浓缩后得到硫酸铜产品。
8、将固液分离后的固相加水进行制浆，然后在声频为20kHz、功率为2kw/m3的超声波辐射条件下，充分搅拌，逐渐加入27％的双氧水和50％烧碱溶液进行溶解，控制pH值为13-14，反应时间为2小时，三价铬转化为六价溶解于液相中、铁(三价)留在固相。
9、用压滤机进行固液分离，所得液相浓缩后即得重铬酸钠产品。
10、将固液分离后的固相加入盐酸溶解即为液体三氯化铁溶液，通过简单处理后可返回电镀厂作为混凝剂使用。
实施例3
某湿法炼锌厂的浸取渣，其中含锌量为11％，含铁量为16％，含水量为40％。其处理工艺如下：
1、先将浸取渣加入制浆釜并加入水使其总含水量达到90％，充分搅拌50分钟，再将其用浓浆泵抽至浸取釜中得到固液充分混合的泥浆。
2、在声频为20kHz、功率为2.5kw/m3的超声波辐射条件下，充分搅拌，逐渐加入40-60％的稀硫酸进行溶解，控制pH值为3-3.5，反应时间为2-3小时，锌离子溶解于液相，铁(三价)留在固相。
3、用压滤机进行固液分离。
4、将固液分离后的液相通过硫化物沉淀铜、铅后，再将pH值调至4.5并进入双氧水使铁完全沉淀。
5、用压滤机进行固液分离，得到的液相浓缩后可得硫酸锌产品。
6、将固液分离后的固相加入盐酸溶解即为液体三氯化铁溶液，通过简单处理后可作为废水处理的混凝剂使用。
如上所述，即可较好实施本发明。

Claims (3)

1. 超声波活化浸取分离重金属污泥中各金属组分的方法，其特征在于包括如下步骤和工艺条件：
(1)污泥制浆：先将污泥加入制浆釜并加入水使其总含水量达到90％，充分搅拌0.5～1小时，再将其用浓浆泵抽至浸取釜中，得到固液充分混合的泥浆；
(2)超声波活化酸浸：在超声波作用和充分搅拌的条件下，加入20～40％的稀酸，控制一定的终点pH值浸取，首先使污泥中最容易被酸浸的金属组分进入浸取液，然后通过压滤机进行固液分离，得到的浸取液通过常规纯化后浓缩即可得到金属盐产品；
(3)多次制浆酸浸：压滤得到的固相不断重复上述两步，控制不同的终点pH值使污泥中不同的金属组分进入不同的pH值的浸取液中以达到分离或初步分离的目的，分离后的含不同组分的各次浸取液通过常规纯化后浓缩即可得到不同的金属盐产品。
2. 根据权利要求1所述的超声波活化浸取分离重金属污泥中各金属组分的方法，其特征是：所述的酸浸反应的时间为2～3小时。
3. 根据权利要求1所述的超声波活化浸取分离重金属污泥中各金属组分的方法，其特征是：所述的浸取酸为硫酸。
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