CN104892036A - 从芬顿铁泥中提取腐殖酸液态肥和无机铁肥的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种芬顿铁泥中提取腐殖酸液态肥和无机铁肥的方法。它包括以下步骤：(1)在芬顿铁泥中加入氢氧化钠，搅拌提取6小时后离心，离心后上清液为提取液E1；(2)将步骤(1)离心后沉淀物中加入硫酸，在70℃水浴搅拌提取0.5小时，得到提取液E2；(3)将步骤(2)中的提取液E2，加入还原铁粉，结晶、冷却、干燥制得无机铁肥；(4)将步骤(1)中的提取液E1，加入硝酸调节pH至中性，经浓缩即为腐殖酸液态肥。该方法不仅完成了有效的利用了铁泥中的有机质和铁元素，而且解决了提取铁元素过程中过滤困难的问题。

Description

从芬顿铁泥中提取腐殖酸液态肥和无机铁肥的方法
技术领域
本发明涉及造纸厂含铁污泥处理处置技术，属于固体废物处理技术领域。
背景技术
芬顿/类芬顿氧化工艺是近年来逐步推广的一种催化氧化技术，利用酸性条件下Fe2+和Fe3+催化双氧水产生强氧化性的羟基自由基(·OH)将废水中的难降解成分氧化。如今普遍采用的均相芬顿技术不可避免的产生大量含铁泥，如何处置这些污泥将决定芬顿工艺在未来工程化推广的可行性。芬顿法处理造纸废水后产生大量的铁泥，其中含有大量的铁和其他有机质。若直接排放不仅二胺环境，而且还是资源的大大浪费。选择合适的方法使铁泥中的铁回收或者制备其他铁系产品，是目前研究的一个热点方向，将其变废为宝，既保护了环境又将其资源化利用，具有很大的应用价值。
现阶段芬顿铁泥的主要的处置方法有稳定化/固定化处理、焚烧、水泥基稳定处理等，但由于成本往往很高，费用已成了污泥处理企业不得不面对的一个大问题，在当前情况下，许多企业都不堪重负。
由于芬顿铁泥中铁和腐殖酸的含量均较高，现阶段的研究主要是回收铁元素，采用的方法主要是用酸浸液还原法制得硫酸亚铁。国内外普遍采用的硫酸亚铁的回用方案大概有制作氧化铁红和聚合硫酸铁两种。上述两种回用方法均存在过滤困难的问题，将铁泥里的腐殖酸从铁泥中提取出来，不仅可用于制作肥料，更改善了酸浸液还原法提取污泥中的铁元素时存在的过滤困难的问题。
铁泥中的铁含量很高，将其提取出来制作铁肥，由于铁肥对硫酸亚铁纯度要求不高，所以工艺要求低，操作简单易，较上述几种回用的方法大大降低了成本。铁泥中还含有较多的有机质，和各种微量元素，从污泥中提取腐殖酸，用于生产液态肥，不仅可以节约煤炭等不可再生资源，而且可以提高污泥肥料品质，扩大污泥资源化产品市场。污泥中含有大量的氮、磷、钾及多种微量元素等，都有利于植物的生长。
发明内容
本发明的目的是克服现有的铁泥处理方式的不足，提供一种部分解决污泥现有污泥回用方法中过滤困难的问题，从污泥中提取腐殖酸液态肥和无机铁肥的方法。
为了达到上述目的，本发明采用如下工艺：
(1)在芬顿铁泥中加入氢氧化钠，搅拌提取6小时后离心，离心后上清液为提取液E1，所述氢氧化钠的浓度0.1～0.3mol/L，加入量10L/kg污泥，优选为所述氢氧化钠的浓度0.1mol/L；(腐殖酸)；
(2)将步骤(1)离心后沉淀物中加入硫酸，在70℃水浴搅拌提取0.5小时，得到提取液E2，所述硫酸的浓度优选为25％，加入量为4L/kg；
(3)将提取液E2，加入还原铁粉，结晶、冷却、干燥制得无机铁肥，所述铁粉的加入量是0.6kg/kg。
(4)将提取液E1，加入硝酸调节pH至中性，经浓缩即为腐殖酸。
本发明所述离心机转速优选为4000转/分钟，离心时间优选为10分钟。本发明中步骤(1)中的提取液可以回用作为下一批铁泥的氢氧化钠提取剂。该方法不仅解决了传统方法中过滤困难的问题，而且可有效的提取铁泥中的铁元素、腐殖酸和微量元素等植物所需要的营养成分。
本发明的主要原理为：通过在铁泥中加入氢氧化钠用于提取污泥中的腐殖类物质；加硫酸是用于提取铁泥中的铁元素；加入还原铁粉是用于将铁泥中的三价铁离子还原为二价，使其全部转化为硫酸亚铁。
本发明取得的有益效果是：
(1)该方法可有效的提取污泥中的铁元素、腐殖酸和其他微量元素等植物所需要的营养成分。植物生长发育过程中，铁是必不可少的微量元素之一。它有能促进叶绿素的合成和作物根内硝酸还原的作用，也是植物吸收氮和磷的限制因子。当植物缺少铁元素时,吸收氮和磷的过程受到影响，除了造成巨大的经济损失外，更会引发一系列的生态问题。由于铁是人类和动物所必需的元素,从生态系统角度来讲，植物缺铁就会限制铁元素在人体和动物体内的吸收，以至于导致贫血病的发生。铁肥是一种微肥，能促进植物吸收氮磷元素，可通过调节植物体内的氧化还原过程，从而加速有机物在土壤中的分解、若与一些杀病农药混合施用，易造成作物的伤害。腐殖酸是高分子复合有机胶体，在其各单元结构上带有一个或多个活性基团，其主要的活性基团是羧基、酚羟基和醌基。它们被植物吸收后，可促进植物体内多酚氧化酶的活性，从而促进作物的新陈代谢和醣类及干物质的积累。对谷物和薯类作物喷洒腐殖酸钠后，能显著降低空壳率，提高作物的产量。腐殖酸活性基团还有改善土壤物理性质的作用。
(2)能够省去过滤步骤，工艺操作简单，与其他工艺相比，成本较低。
(3)腐殖酸液态肥含有植物所必需的微量元素，病原菌被灭活，施用后能提高作物的抗逆性、促进作物植株生长旺盛，同时具有改良土壤、培肥地力、肥效长短结合、速缓效结合、施用方便省时省力(可结合农药喷洒施肥、可结合灌溉施肥、可叶面喷施根部冲施、可作基肥亦可作追肥)之明显特效。
(4)无机铁肥作为叶面肥喷施使用，这样能够有效避免高pH值土壤中出现铁的固定反应。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
实施例
某造纸厂芬顿铁泥主要指标如下表所示。
表1某污水处理厂污泥主要指标
样品 颜色 气味 状态 有机质含量
芬顿铁泥 红褐色 无 颗粒状 28.5％
表2污泥的化学组成
样品 CaO(％) Na2O(％) MnO(％) Fe2O3 K2O(％) MgO(％)
芬顿铁泥 5.45 0.67 0.18 52.3 0.06 0.06
表3污泥中其余重金属含量(mg/g污泥干重)
样品 Zn Pb As Cd Cr
芬顿铁泥 0.081 0.136 0.187 0.006 0.035
将污泥放置于烧杯中，向其中加入0.1mol/L的NaOH(加入量为10L/kg污泥)，以10转/每分钟的转速搅拌6小时后以4000转/每分钟的速度离心10分钟，收集提取液E1。沉淀加入25％的硫酸(加入量为4L/kg污泥)，以10转/每分钟的转速在70℃的水浴下搅拌提取0.5小时，收集提取液记为E2。向提取液E2中加入还原铁粉(0.6kg/kg)，再经过结晶冷却干燥后制得无机铁肥。将提取液E1浓缩，即可制得有机腐殖酸叶面肥。

Claims (7)

1.从芬顿铁泥中提取腐殖酸液态肥和无机铁肥的方法，其特征是，包括以下步骤：
(1)在芬顿铁泥中加入氢氧化钠，搅拌提取6小时后离心，离心后上清液收集提取液E1；
(2)在步骤(1)离心后沉淀物中加入硫酸，在70℃水浴搅拌提取0.5小时，得到提取液E2；
(3)将步骤(2)中的提取液E2，加入还原铁粉，结晶、冷却、干燥制得无机铁肥；
(4)将步骤(1)中的提取液E1，加入硝酸调节pH至中性，经浓缩即为腐殖酸液态肥。
2.如权利要求1所述的从芬顿铁泥中提取腐殖酸液态肥和无机铁肥的方法，其特征是，所述步骤(1)氢氧化钠的浓度0.1mol/L，加入量为10L/kg污泥。
3.如权利要求2所述的从芬顿铁泥中提取腐殖酸液态肥和无机铁肥的方法，其特征是，所述步骤(2)中硫酸的浓度为25％，加入量为4L/kg污泥。
4.如权利要求2所述的从芬顿铁泥中提取腐殖酸液态肥和无机铁肥的方法，其特征是，所述步骤(3)中铁粉的加入量是0.6kg/kg。
5.如权利要求2所述的从芬顿铁泥中提取腐殖酸液态肥和无机铁肥的方法，其特征是，所述步骤(4)硝酸的浓度为0.5mol/L。
6.如权利要求1-5中任意一项所述的从芬顿铁泥中提取腐殖酸液态肥和无机铁肥的方法，其特征是，所述步骤(1)离心机转速为4000转/分钟，离心时间为10min。
7.如权利要求1-4中任意一项所述的从芬顿铁泥中提取腐殖酸液态肥和无机铁肥的方法，其特征是，所述步骤(1)提取液回用作为下一批污泥的氢氧化钠提取剂。
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