CN109759003A

CN109759003A - 陶粒吸附材料在处理含砷废水中的应用

Info

Publication number: CN109759003A
Application number: CN201711096525.XA
Authority: CN
Inventors: 宋乐山; 何磊; 言海燕; 刘锐利; 王艳; 胡婷; 宋林啸
Original assignee: Shenzhen Yongqing Water LLC; HUNAN YONKER ENVIRONMENTAL PROTECTION RESEARCH INSTITUTE Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Yongqing Water LLC; HUNAN YONKER ENVIRONMENTAL PROTECTION RESEARCH INSTITUTE Co Ltd
Priority date: 2017-11-09
Filing date: 2017-11-09
Publication date: 2019-05-17

Abstract

本发明公开了陶粒吸附材料在处理含砷废水中的应用，所述陶粒吸附材料由以下方法制备得到：用清洗液对锰渣进行清洗，所述清洗液是碱和碳酸盐的混合液，在清洗后的锰渣中加入粘合剂，混匀，压制成颗粒状后再进行干燥，煅烧，冷却后得到陶粒吸附材料。本发明成功地将锰渣用于吸附废水中的重金属，不仅将提高锰渣的利用价值，降低成本，同时还可以变废为宝，减少环境污染。

Description

陶粒吸附材料在处理含砷废水中的应用

技术领域

本发明涉及一种陶粒吸附材料在处理含砷废水中的应用。

背景技术

电解锰厂在生产金属锰的过程中要排放大量的固体废料——锰渣，锰渣不仅占用大量的土地、吞噬良田，而且锰渣散发出的有害气体直接影响附近人员的健康，更为严重的是：从锰渣中渗出的液体慢慢浸入地下污染水质，其中的有害物质包括多种重金属及超标氨氮。同时，电解锰渣当中具有数量可观的可利用锰、镍、氮等。目前的电解锰渣处理方式为直接填埋、堆放，这样一来就存在资源利用不充分、生产效益低、环境污染严重、场地占用成本高等严重困绕电解锰生产企业和当地人民的难题。

目前已公开的利用锰渣的技术有：“200610050960.4 利用电解锰渣生产生态型胶凝材料的方法”，其锰渣利用量有限、工艺复杂；“91103273.8 电解锰渣灰的治理方法及其产品、99115241.7电锰渣土地处理全价基质总量调控法”，其锰渣产品附加值低；“200610050961.9利用电解锰渣生产水泥的方法”，该技术未充分开发锰渣的价值；“CN101306425 B一种电解锰渣综合利用的工艺”，该技术通过水洗，将可溶性物质洗脱出来回收，滤渣做建材等材料；“CN 101579685 B一种处理与利用电解锰废渣的方法”该技术能将电解锰废渣中不易分离出锰元素的硫酸锰，转换成能够方便分离出锰元素的碳酸锰；能将不易分离出氮元素的硫酸铵，转换成能够方便分离出氮元素的十二水硫酸铝铵晶体，但该技术工艺复杂，处理成本高，不适合大规模工业化处理。综上所述，锰渣目前多用于低附加值的产品中，主要是解决环境问题。

目前含砷废水处理工艺主要有铁盐沉淀法、硫化物沉淀法、石灰乳沉淀法、生物制剂吸附法等方法，这些方法普遍存在的问题是：将废水中的砷转移到了固废当中，产生大量的危险固废，造成二次污染，危险固废目前还没有很好的处理办法，只能安全填埋，造成污染隐患。不管使用何种处理方法，经过处理后的含砷废水需达到国家污水综合排放标准（GB8978-1996）中规定的砷小于0.5mg/L的排放限量。

发明内容

本发明解决的技术问题是，提供一种途径，解决大量的锰渣问题，将其制成锰砂吸附剂，用于吸附废水中的重金属，做到废物利用，并提高其附加值。进一步地，锰砂吸附材料是一种粉体材料，用作吸附材料非常不方便。但是锰渣在低温下很难成型，粘结性很差，烧制成的陶粒强度很低，不利于使用。

本发明的技术方案是，提供一种陶粒吸附材料在处理含砷废水中的应用，陶粒吸附材料的制备方法是，用清洗液对锰渣进行清洗，所述清洗液是碱和碳酸盐的混合液，在清洗后的锰渣中加入粘合剂，混匀，压制成颗粒状后再进行干燥，煅烧，冷却后得到陶粒吸附材料。显然，此处的碳酸盐是水溶性的。清洗液清洗的方式包括淋洗，泡洗（浸泡）等。

进一步地，将陶粒吸附材料填充在吸附柱中对含砷废水进行吸附。

进一步地，所述锰渣是电解锰产生的废渣。

进一步地，压制成直径0.1-1mm的颗粒状后进行干燥。

进一步地，干燥为120℃左右进行烘干。

进一步地，所述粘合剂包括无机粘合剂和有机粘合剂；无机粘合剂的添加质量占清洗后的锰渣质量的5-15%；有机粘合剂的添加质量占清洗后的锰渣质量的0.5-1%。

进一步地，所述无机粘合剂为磷酸盐、焦磷酸盐、硼砂、硼酸、水玻璃中的一种或几种；所述有机粘合剂为甲基纤维素、羟甲基纤维素、羧甲基纤维素、淀粉、木质素中的一种或多种。

进一步地，煅烧前，还可以加入助熔剂以降低煅烧温度。

进一步地，所述碱为摩尔浓度0.1~2mol/L的碱水溶液。碱包括但不限于氢氧化钠、氢氧化钾、氨水、氢氧化钙等。

进一步地，所述碳酸盐包括碳酸钠、碳酸钾、碳酸铵。

进一步地，所述碳酸盐为摩尔浓度为0.05~2mol/L的碳酸盐水溶液。

进一步地，所述碱和碳酸盐的摩尔比为1:0.5~1。

进一步地，所述煅烧的温度为400~800℃，煅烧时间1~3小时。

进一步地，对于大颗粒物，可以破碎后过筛，收集筛下料。

本发明进一步地提供上述方法获得的陶粒吸附材料。

锰渣的主要成分是硅、铁、铝三种元素的不同形态化合物，同时还含有微量锰及铅、镉、铬等元素，在雨雪等浸淋作用下，这些有害金属离子会溶出，渗到土壤中对水源造成污染。其酸气或氨气也会产生刺激下气味，对周边环境造成污染。本发明成功地利用了锰的特性，将锰渣用于吸附废水中的重金属，不仅将提高锰渣的利用价值，降低成本，同时还可以变废为宝，减少环境污染。

本发明的技术原理是，由于废渣中存在的硫酸盐，在高温煅烧时会分解成二氧化硫和氨气，对环境造成污染；另外，硫酸盐的存在会使陶粒的结构强度下降，影响使用寿命。因此，需要将锰渣中的硫酸铵清洗出来。利用碱和碳酸盐的混合液对锰渣进行清洗，锰渣中的硫酸铵被清洗出来，锰渣中硫酸锰与碳酸根离子结合，生成碳酸锰，固定在锰渣中；在后面的煅烧过程中，高温会使碳酸锰分解，产生大量气孔，增加陶粒吸附材料对重金属的吸附量。

粘合剂的作用是使锰渣在煅烧时成型，并具有一定的强度。无机粘合剂在低温时粘结强度较低，而有机粘合剂初始粘度较高，但在高温时无机粘合剂的粘结强度逐渐提高，而有机粘合剂在高温时发生分解反应，失去粘合作用，因此，当无机、有机粘合剂配合使用时，从挤压成型到烘干、煅烧整个过程中，都保持较高的粘合力，放止在成型过程中破碎。

需要特别说明的是，本发明中的清洗液中的碳酸盐可以是直接用碳酸盐，也可以是可反应生成的碳酸盐的物质，如碳酸氢盐。

本发明得到的陶粒吸附材料可以称为锰砂吸附剂。将锰砂吸附剂用于含砷冶炼废水的处理，废水中的砷达到国家排放标准。具体是：含砷冶炼废水中砷含量为10-50mg/L，pH=8-10，每处理1立方米废水，在离子交换柱中装入锰砂15-50kg，废水通过交换柱进行离子交换，砷被锰砂吸附，出水达标排放。锰渣用稀酸再生，可重复使用，砷可回收利用。

本发明制备的陶粒吸附材料有以下有益效果：

1、将锰渣废物利用，解决了锰渣大量堆放所带来的对大气、地下水的污染问题，又解决了堆场占地问题。

2、加工简单，成本低廉，经过简单的加工就可以变废为宝，实现资源的再利用。

3、以碳酸盐为沉淀剂即解决了锰等金属离子溶出问题，又因为碳酸盐高温分解产生大量气孔，增加了陶粒吸附材料对废水中金属离子的吸附效果，吸附效果好，吸附率高达90%。

4、在锰渣中加入粘合剂，使得锰砂可以以较大的颗粒形式存在，有利于作为吸附材料使用，不宜堵塞吸附柱，方便回收。

5、采用本工艺可以利用吸附剂的摆钟效应，将砷在一定条件下回收利用，避免了危险废物转移而造成二次污染。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明做具体介绍，以下实例不构成对本发明的限定。

实施例1

1、称取湖南某电解锰公司锰渣1kg，其中锰含量3.5%，硫酸根1.8%。用2L含0.5mol/L的氢氧化钠和0.5mol/L的碳酸钠混合溶液浸泡搅拌2小时，过滤。

2、进一步添加0.1kg水玻璃，1wt%羧丙基纤维素0.1L，在捏合机中混合均匀，挤压造粒，120℃烘干。

3、进一步将烘干的锰砂在600℃煅烧2小时，冷却得到陶粒吸附材料。

4、取湖南某冶炼厂含砷废水20Ｌ，砷含量13mg/L，pH＝8.4，加入陶粒吸附材料0.5kg，搅拌2小时，过滤，滤液（排水）检测砷含量小于0.01mg/L，可以达标排放。

实施例2

1、取宁夏某电解锰公司锰渣5kg，120℃烘干，其中锰含量8.5%（干基），硫酸根4.5%，含水率38.8%。

2、配制碳酸钠碱溶液，其中，氢氧化钠0.4mol/L，碳酸钠0.8mol/L．

3、称取锰渣2kg，加碳酸钠碱溶液5L，搅拌1.5小时，过滤。

4、添加0.2kg硼砂，1wt%羧乙基纤维素0.1L，在捏合机中混合均匀，挤压造粒，120℃烘干。

5、625℃煅烧，2小时，冷却得到陶粒吸附材料。

6、取铅锌冶炼厂经预处理后的含砷废水20L，其中砷含量153mg/L，pH＝7.3，将陶粒吸附材料1kg装入吸附柱中，含砷废水流经吸附柱后出水检测砷含量为0.08mg/L，可以达标排放。

Claims

1.陶粒吸附材料在处理含砷废水中的应用，所述陶粒吸附材料由以下方法制备得到：用清洗液对锰渣进行清洗，所述清洗液是碱和碳酸盐的混合液，在清洗后的锰渣中加入粘合剂，混匀，压制成颗粒状后再进行干燥，煅烧，冷却后得到陶粒吸附材料。

2.如权利要求1所述的应用，其特征在于，所述含砷废水的砷含量为5~100mg/L，pH为8~10。

3.如权利要求1所述的应用，其特征在于，将陶粒吸附材料填充在吸附柱中对含砷废水进行吸附。

4.如权利要求1所述的应用，其特征在于，所述碱为摩尔浓度0.1~2mol/L的碱水溶液。

5.如权利要求1所述的应用，其特征在于，所述碳酸盐为碳酸钠、碳酸钾、碳酸铵中的一种或几种；碳酸盐为摩尔浓度为0.05~2mol/L的碳酸盐水溶液。

6.如权利要求1所述的应用，其特征在于，所述碱和碳酸盐的摩尔比为1:0.5~1。

7.如权利要求1所述的应用，其特征在于，所述煅烧的温度为400~800℃，煅烧时间1~3小时。

8.如权利要求1所述的应用，其特征在于，所述粘合剂包括无机粘合剂和有机粘合剂；无机粘合剂的添加质量占清洗后的锰渣质量的5-15%；有机粘合剂的添加质量占清洗后的锰渣质量的0.5-1%。

9.如权利要求8所述的应用，其特征在于，所述无机粘合剂为磷酸盐、焦磷酸盐、硼砂、硼酸、水玻璃中的一种或几种；所述有机粘合剂为甲基纤维素、羟甲基纤维素、羧甲基纤维素、淀粉、木质素中的一种或多种。

10.如权利要求1所述的应用，其特征在于，每处理1000L含砷废水在交换柱中填装陶粒吸附材料15-50kg。