CN109110957A - 一种利用废鸡骨回收废水中铅的方法 - Google Patents

一种利用废鸡骨回收废水中铅的方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于含铅废水资源化技术领域,具体涉及一种利用废鸡骨回收废水中铅的方法;其通过制备的活性材料对铅的回收效率可达到150~250g(Pb)/kg;主要包括制备废鸡骨材料和铅水处理等步骤;其涉及的回收装置主体结构包括反应腔、pH监测器、pH探头、搅拌器、投料口、酸碱调节器、进水水池、进水泵、进水口阀门、出水口、排泥口、储泥池、溢流口;其方法简单、运行成本低、投资少、回收率高,无二次污染,应用环境友好。

Description

一种利用废鸡骨回收废水中铅的方法
技术领域:
本发明属于含铅废水资源化技术领域,具体涉及一种利用废鸡骨回收废水中铅的方法。
背景技术:
近二十年来,世界各国对鸡肉的消费量和产量呈现逐年稳步上升阶段。在鸡肉粗加工过程中,产生的各种副产品(如鸡骨架、鸡肉下脚料)也在不断增加。在某些鸡肉深加工过程中(如提取软骨素)会产生大量含矿物质的废物,这些深加工废物可以制备动物饲料,但所制备的饲料味道差、消化率低、难以真正应用。目前,对上述鸡肉深加工废物的利用只是单纯的加工为低价值的产品,没有得到资源化的利用,绝大多数废鸡骨都被浪费了,同时对环境也有一定的影响。据估计,全世界每年有数百万吨有毒重金属释放到环境中,其中铅污染是重金属污染中的重中之重。水体中的铅一般来自于含铅矿山、铅冶炼企业的废水、生产铅化合物的工厂废水,特别是来自有色金属冶炼过程中的含铅废水。含铅废水的不合理排放不仅会污染环境,也会造成资源的严重浪费。目前,含铅废水中铅的回收方法主要有氯盐法、碳酸盐转化—酸浸法、碱法、胺法等。上述方法取得了一些成果,但仍存在一些问题,如氯盐法需在高温下进行,能耗高,并且氯化腐蚀严重;碳酸盐转化法、碱法和胺法等所用试剂昂贵,成本高,工业应用较为困难。因此,有必要开发廉价的铅回收材料。为此,我们对鸡肉加工废物的特性进行了分析,寻求设计一种利用废鸡骨回收废水中铅的方法,以解决现有回收材料成本高、回收率低等问题,其具有良好的社会效益和经济效益。
发明内容:
本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点,寻求提供一种利用废鸡骨材料回收废水中铅的方法,其通过制备的活性材料对铅的回收效率可达到150~250g(Pb)/kg。
为了实现上述目的,本发明涉及的利用废鸡骨回收废水中铅的方法,其具体包括以下步骤:
(1)制备废鸡骨材料
取鸡肉加工过程中废物,手动将废物中残留的大块鸡肉、组织等与鸡骨分离,用去离子水冲洗3~5遍,去掉骨髓、油脂、鸡肉组织和血沫等杂质;向清洗后的鸡骨中加入1-5倍的浓度为1~30%的氨水溶液,在30~120℃温度下浸泡8~24小时,去掉残留碱液,用去离子水冲洗3~5遍;然后将清洗后的鸡骨在200~800℃的马弗炉中灼烧3~24小时,用研磨机磨碎,过60~200目尼龙筛,即得废鸡骨材料;
(2)铅水处理
将待处理的含铅废水注入铅回收连续反应装置的进水水池中,打开进水泵和进水口阀门向反应腔中注水,水位到达反应腔的溢流口后停止进水,通过在线PH监测器和PH探头监测反应腔内含铅废水的pH值,通过酸碱调节器向反应腔内加酸或加碱,调节pH值在2.5~3.5之间,测定反应腔中含铅废水的含铅量;然后开启搅拌器,调节搅拌速度为150rpm,经投料口向反应腔中投加步骤(1)制备的废鸡骨材料,投加量按每1千克铅投加4-7千克废鸡骨材料,当溶液pH大于3.5或小于2.5时,启动酸碱调节器,维持反应过程中pH在2.5~3.5之间,连续搅拌反应1-3小时后,停止搅拌,静置2-5小时,通过排出口排出上清液,打开排泥口开关,收集污泥于储泥池,储泥池的污泥经过50-100℃干燥处理后即制得富铅矿物,实现铅的回收。
本发明涉及的利用废鸡骨回收废水中铅的方法的原理主要分为两步:1)在pH 2.5~3.5时,鸡骨材料发生溶液反应(反应1);2)溶解反应的产物与铅发生沉淀反应,生产含铅矿物(反应2)。
Ca10(PO4)6(OH)2+H+→Ca2++HPO4 2-+(PO4)3(OH)10 -+H2O(反应1)
Pb2++HPO4 2-+(PO4)3(OH)10 -→PbHPO4↓+Pb5(PO4)3(OH)↓(反应2)
本发明所回收的含铅矿物主要为PbHPO4和Pb5(PO4)3(OH)。
本发明所述的酸或碱分别为1~5%乙酸和1~5%石灰浆。
本发明涉及的铅回收连续反应装置主要结构包括反应腔、pH监测器、pH探头、搅拌器、投料口、酸碱调节器、进水水池、进水泵、进水口阀门、出水口、排泥口、储泥池、溢流口;桶状结构的反应腔的底部呈漏斗状并开有排泥口,排泥口下方设置有储泥池,以便储存处理回收过的富铅污泥;反应腔内部设置有搅拌器,以便搅拌加入的含铅污水和废鸡骨;反应腔的上部设置有投料口、酸碱调节器,PH探头设置在反应腔中部并与外部的PH监测器连接,PH监测器测得反应腔内的PH值,根据测得的PH值通过酸碱调节器加注酸或碱,将反应腔内维持2.5-3.5的PH酸碱度,以便更好的进行处理;反应腔侧壁上下两侧分别设置有溢流口和出水口,以便调节反应腔内的水位;反应腔外部设置有进水水池通过管道与反应腔连通,官道上设置有进水泵和进水口阀门,以便控制含铅污水量的投放。
本发明与现有技术相比,方法简单、运行成本低、投资少、回收率高,无二次污染。
附图说明:
图1为本发明的反应装置结构示意图
图2为实施例涉及的废鸡骨材料扫描电镜(a)和X射线衍射(b)图
图3为实施例涉及的反应后固相中铅的存在形式
具体实施方式:
下面通过实施例并结合附图对本发明作进一步说明。
实施例1:
本实施例涉及的利用废鸡骨回收废水中铅的方法,其具体包括以下步骤:
(1)制备废鸡骨材料
取鸡肉加工过程中废物,手动将废物中残留的大块鸡肉、组织等与鸡骨分离,用去离子水冲洗3~5遍,去掉骨髓、油脂、鸡肉组织和血沫等杂质;向清洗后的鸡骨中加入1-5倍的浓度为1~30%的氨水溶液,在30~120℃温度下浸泡8~24小时,去掉残留碱液,用去离子水冲洗3~5遍;然后将清洗后的鸡骨在200~800℃的马弗炉中灼烧3~24小时,用研磨机磨碎,过60~200目尼龙筛,即得废鸡骨材料;
(2)铅水处理
将待处理的含铅废水注入铅回收连续反应装置的进水水池7中,打开进水泵8和进水口阀门9向反应腔1中注水,水位到达反应腔1的溢流口13后停止进水,通过在线PH监测器2和PH探头3监测反应腔内含铅废水的pH值,通过酸碱调节器6向反应腔1内加酸或加碱,调节pH值在2.5~3.5之间,测定反应腔1中含铅废水的含铅量;然后开启搅拌器4,调节搅拌速度为150rpm,经投料口5向反应腔1中投加步骤(1)制备的废鸡骨材料,投加量按每1千克铅投加4-7千克废鸡骨材料,当溶液pH大于3.5或小于2.5时,启动酸碱调节器6,维持反应过程中pH在2.5~3.5之间,连续搅拌反应1-3小时后,停止搅拌,静置2-5小时,通过排出口10排出上清液,打开排泥口开关11,收集污泥于储泥池12,储泥池的污泥经过50-100℃干燥处理后即制得富铅矿物。
本实施例涉及的利用废鸡骨回收废水中铅的方法的原理主要分为两步:1)在pH2.5~3.5时,鸡骨材料发生溶液反应(反应1);2)溶解反应的产物与铅发生沉淀反应,生产含铅矿物(反应2)。
Ca10(PO4)6(OH)2+H+→Ca2++HPO4 2-+(PO4)3(OH)10 -+H2O(反应1)
Pb2++HPO4 2-+(PO4)3(OH)10 -→PbHPO4↓+Pb5(PO4)3(OH)↓(反应2)
本实施例所回收的含铅矿物主要为PbHPO4和Pb5(PO4)3(OH)。
本实施例所述的酸或碱分别为1~5%乙酸和1~5%石灰浆。
对本实施例所制得的吸附剂进行矿物性质分析(附图2)。扫描电镜结果表明(附图2a),所制得的废鸡骨材料主要以片状结构为主,表明不规则;X射线衍射仪(附图2b)结果表明,所制得的废鸡骨材料主要以弱晶形羟基磷灰石为主。
对本实施例中的回收效率和反应产物进行矿物性质分析,当进水铅浓度在50~200mg/L时,铅的回收效率均大于98%,可见,本实施例的废鸡骨材料能够有效回收废水中的铅;由附图3可知,反应后固相中铅的存在形式主要有PbHPO4和Pb5(PO4)3(OH),其中Pb5(PO4)3(OH)的相对百分含量高达97%,即本实施例所回收的铅主要以Pb5(PO4)3(OH)为主。
本实施例涉及的铅回收连续反应装置主要结构包括反应腔1、pH监测器2、pH探头3、搅拌器4、投料口5、酸碱调节器6、进水水池7、进水泵8、进水口阀门9、出水口10、排泥口11、储泥池12、溢流口13;桶状结构的反应腔1的底部呈漏斗状并开有排泥口11,排泥口11下方设置有储泥池12,以便储存处理回收过的富铅污泥;反应腔1内部设置有搅拌器4,以便搅拌加入的含铅污水和废鸡骨;反应腔1的上部设置有投料口5、酸碱调节器6,PH探头3设置在反应腔1中部并与外部的PH监测器2连接,PH监测器2测得反应腔1内的PH值,根据测得的PH值通过酸碱调节器6加注酸或碱,将反应腔1内维持2.5-3.5的PH酸碱度,以便更好的进行处理;反应腔1侧壁上下两侧分别设置有溢流口13和出水口10,以便调节反应腔1内的水位;反应腔1外部设置有进水水池7通过管道与反应腔1连通,官道上设置有进水泵8和进水口阀门9,以便控制含铅污水量的投放。
对本实施例中的回收效率和反应产物进行矿物性质分析。当进水铅浓度在50~200mg/L时,铅的回收效率均大于98%,可见,本实施方案的废鸡骨材料能够有效回收废水中的铅;由附图3可知,反应后固相中铅的存在形式主要有PbHPO4和Pb5(PO4)3(OH),其中Pb5(PO4)3(OH)的相对百分含量高达97%,即本实施例所回收的铅主要以Pb5(PO4)3(OH)为主。

Claims (4)

1.一种利用废鸡骨回收废水中铅的方法,其特征在于具体包括以下步骤:
(1)制备废鸡骨材料
取鸡肉加工过程中废物,手动将废物中残留的大块鸡肉、组织等与鸡骨分离,用去离子水冲洗3~5遍,去掉骨髓、油脂、鸡肉组织和血沫等杂质;向清洗后的鸡骨中加入1-5倍的浓度为1~30%的氨水溶液,在30~120℃温度下浸泡8~24小时,去掉残留碱液,用去离子水冲洗3~5遍;然后将清洗后的鸡骨在200~800℃的马弗炉中灼烧3~24小时,用研磨机磨碎,过60~200目尼龙筛,即得废鸡骨材料;
(2)铅水处理
将待处理的含铅废水注入铅回收连续反应装置的进水水池中,打开进水泵和进水口阀门向反应腔中注水,水位到达反应腔的溢流口后停止进水,通过在线PH监测器和PH探头监测反应腔内含铅废水的pH值,通过酸碱调节器向反应腔内加酸或加碱,调节pH值在2.5~3.5之间,测定反应腔中含铅废水的含铅量;然后开启搅拌器,调节搅拌速度为150rpm,经投料口向反应腔中投加步骤(1)制备的废鸡骨材料,投加量按每1千克铅投加4-7千克废鸡骨材料,当溶液pH大于3.5或小于2.5时,启动酸碱调节器,维持反应过程中pH在2.5~3.5之间,连续搅拌反应1-3小时后,停止搅拌,静置2-5小时,通过排出口排出上清液,打开排泥口开关,收集污泥于储泥池,储泥池的污泥经过50-100℃干燥处理后即制得富铅矿物,实现铅的回收。
2.根据权利要求1所述的利用废鸡骨回收废水中铅的方法,其特征在于所回收的含铅矿物主要为PbHPO4和Pb5(PO4)3(OH)。
3.根据权利要求1所述的利用废鸡骨回收废水中铅的方法,其特征在于所述的酸或碱分别为1~5%乙酸和1~5%石灰浆。
4.根据权利要求1所述的利用废鸡骨回收废水中铅的方法,其特征在于所述的铅回收连续反应装置主要结构包括反应腔、pH监测器、pH探头、搅拌器、投料口、酸碱调节器、进水水池、进水泵、进水口阀门、出水口、排泥口、储泥池、溢流口;桶状结构的反应腔的底部呈漏斗状并开有排泥口,排泥口下方设置有储泥池,以便储存处理回收过的富铅污泥;反应腔内部设置有搅拌器,以便搅拌加入的含铅污水和废鸡骨;反应腔的上部设置有投料口、酸碱调节器,PH探头设置在反应腔中部并与外部的PH监测器连接,PH监测器测得反应腔内的PH值,根据测得的PH值通过酸碱调节器加注酸或碱,将反应腔内维持2.5-3.5的PH酸碱度,以便更好的进行处理;反应腔侧壁上下两侧分别设置有溢流口和出水口,以便调节反应腔内的水位;反应腔外部设置有进水水池通过管道与反应腔连通,管道上设置有进水泵和进水口阀门,以便控制含铅污水量的投放。
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