CN111925671A - 一种工业危废离子交换树脂资源化高效利用的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了工业危废树脂资源化利用技术领域的一种工业危废离子交换树脂资源化高效利用的方法，将该工业危废离子交换树脂置于离子交换柱中，在一定流量条件下，采用盐酸溶液解吸所吸附的金属离子，直至解吸液中金属离子总浓度不高于0.5ppm；然后，在一定流量条件下，采用氢氧化钠溶液解吸所吸附的砷、硅、磷、硫等非金属的含氧酸根离子，直至解吸液中上述离子总浓度不高于0.5ppm，并采用去离子水洗涤至中性、干燥；最后，将干燥的废树脂置于热处理炉中，在一定的温度、热处理气氛条件下进行热处理。所得热解废气作为燃料返回热处理炉综合利用，所得热处理渣经破碎、筛分、混料、检测和包装，最终得到满足GB 3778‑2011橡胶用炭黑产品。

Description

一种工业危废离子交换树脂资源化高效利用的方法
技术领域
本发明涉及工业危废树脂资源化利用技术领域，具体为一种工业危废离子交换树脂资源化高效利用的方法。
背景技术
离子交换树脂是一类带有活性基团的网状结构高分子化合物，在其分子结构中，一部分为树脂的基本骨架，另一部分由固定离子和可交换离子组成的活性基团。离子交换树脂具有选择、交换、吸附和催化等功能，在工业纯水制备、医药卫生、冶金工业、生物工程、化工等领域得到了广泛应用，尤其是冶金、化工领域的应用。近年来，离子交换树脂无论从种类、结构，还是从性能上出现了很大的变化，其生产和应用得到了很大发展。
我国自20世纪50年度以来，开始生产和使用离子交换树脂，经过半个多世纪的发展，常用离子交换树脂的制备和应用技术已经较为成熟，水平与国外相当。离子交换树脂主要应用于电力、食品、医药、电子、冶金、化工等行业，随着锅炉给水、饮用水和电子用水等要求水纯度日益提高，促使常规离子交换树脂生产和应用技术不断完善，同时催生了许多新型工艺的不但涌现，加速了离子交换树脂产品升级和技术应用。
虽然离子交换树脂应用领域广泛、使用效果好，但经过一段时间使用后，有些物质通过物理或化学吸附，吸附在树脂上，并且逐渐积累，溶液中某些胶体微粒沉积在树脂骨架空隙中或树脂表面，掩盖了树脂表面的活性基团，导致树脂的交换容量下降，难以继续使用，从而导致树脂报废。
诸如此类报废树脂，吸附有一定量有毒、有害物质，或含有毒性极强的杂质元素，不能直接作为工业原料使用，属于国家界定的危废物质。长期来，大部分企业将其露天堆存或直接燃烧。企业的无序堆存，不仅浪费大量的资源、有价物质未能得到科学、合理地综合利用，更为重要的是该类废弃树脂组成复杂，含有的有毒有害化学物质随雨水流失，严重破坏周围水源，污染水源，恶化水质；废树脂的直接燃烧，产生大量二噁英和可溶性重金属，对周边环境造成毁灭性破坏，极大程度上，威胁到人类的生存环境。
为此，我们提出了一种工业危废离子交换树脂资源化高效利用的方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种工业危废离子交换树脂资源化高效利用的方法，以解决上述背景技术中提出的该类废弃树脂组成复杂，含有的有毒有害化学物质随雨水流失，严重破坏周围水源，污染水源，恶化水质，废树脂的直接燃烧，产生大量二噁英和可溶性重金属，对周边环境造成毁灭性破坏，极大程度上，威胁到人类的生存环境及二次有价资源不能达到合理综合利用的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种工业危废离子交换树脂资源化高效利用的方法，该工业危废离子交换树脂资源化高效利用的方法包括如下步骤：
S1：将0.5Kg的危废工业树脂置于离子交换柱中，在常温条件下，以100-600ml/min的流速向交换柱中加入4-6mol/l的盐酸溶液，解吸废离子交换树脂所吸附的Pb、Cr、Cu、Cd、Ni、Zn、Fe等金属离子，直至解吸液终点离子总浓度≤0.1ppm；
S2：在常温条件下，以50-200ml/min的流速向交换柱中加入2-4mol/l的氢氧化钠溶液，解吸废离子交换树脂所吸附的砷、硅、磷、硫等非金属的含氧酸根离子，直至解吸液终点此类离子总浓度≤0.1ppm，紧接着用去离子水淋洗树脂，直至洗液pH为6.5为止，并取出树脂干燥；
S3：将废树脂置于热处理设施中，控制热处理温度在200-700℃，并向该设备中通入流量为0.05-0.3m3/h的氮气；
S4：将步骤S3中热处理所得可燃气输送至热处理炉作为燃料气，给热处理系统提供所需热能；
S5：将步骤S3中热处理所得固体产物经过破碎、筛分、混料、检测和包装，最终得到满足GB 3778-2011橡胶用炭黑产品。
优选的，所述该废树脂的显著特征为：有机物含量在0.1％～3.00％范围内，含有Pb、Cr、Cu、Cd、Ni、Zn、Fe等金属离子，金属离子总量在2.0g/l～5.0g/l范围内，具有一定的毒性，废树脂中吸附的有机物、金属离子及非金属的含氧酸根离子易于溶解、迁移、扩散，对环境影响较大，被国家界定为工业危废。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：该发明将废树脂产品化，制备得到满足GB3778-2011橡胶用炭黑产品，针对工艺中的热解气，作为燃料返回热处理炉综合利用，用于本工艺作为燃料，给系统提供热能。避免了传统工艺所产生的对环境极大伤害的二噁英，从根本上消除了该废树脂对环境的破坏，本发明根据原料特点，进行巧妙地改造、实质性地创新，开发出适合该危废树脂特点的新工艺，科学地综合回收、利用了该废弃树脂全组份物质。该工艺具有工艺流程短、所需设备简单、所需设备少、操作简单、生产成本低、无二次污染的特点，实现低碳环保高效处置工业危废树脂的目的，实现了危废资源的综合利用，符合国家环保产业大政方针，具有较好的经济效益、环保效益和社会效益。
附图说明
图1为本发明方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种工业危废离子交换树脂资源化高效利用的方法，该工业危废离子交换树脂资源化高效利用的方法包括如下步骤：
S1：将0.5Kg的危废工业树脂置于离子交换柱中，在常温条件下，以400ml/min的流速向交换柱中加入6mol/l的盐酸溶液，解吸废离子交换树脂所吸附的Pb、Cr、Cu、Cd、Ni、Zn、Fe等金属离子，直至解吸液终点离子总浓度≤0.1ppm；
S2：在常温条件下，以100ml/min的流速向交换柱中加入4mol/l的氢氧化钠溶液，解吸废离子交换树脂所吸附的砷、硅、磷、硫等非金属的含氧酸根离子，直至解吸液终点此类离子总浓度≤0.5ppm，紧接着用去离子水淋洗树脂，直至洗液pH为6.5为止，并取出树脂干燥；
S3：将废树脂置于热处理设施中，控制热处理温度在300℃，并向该设备中通入流量为0.1m3/h的氮气；
S4：将步骤S3中热处理所得可燃气输送至热处理炉作为燃料气，给热处理系统提供所需热能；
S5：将步骤S3中热处理所得渣经过破碎、筛分、混料、检测和包装，最终得到满足GB3778-2011橡胶用炭黑产品。
实施例二
一种工业危废离子交换树脂资源化高效利用的方法，该工业危废离子交换树脂资源化高效利用的方法包括如下步骤：
S1：将0.5Kg的危废工业树脂置于离子交换柱中，在常温条件下，以500ml/min的流速向交换柱中加入5.5mol/l的盐酸溶液，解吸废离子交换树脂所吸附的Pb、Cr、Cu、Cd、Ni、Zn、Fe等金属离子，直至解吸液终点离子总浓度≤0.1ppm；
S2：在常温条件下，以200ml/min的流速向交换柱中加入3mol/l的氢氧化钠溶液，解吸废离子交换树脂所吸附的砷、硅、磷、硫等非金属的含氧酸根离子，直至解吸液终点此类离子总浓度≤0.1ppm，紧接着用去离子水淋洗树脂，直至洗液pH为6.5为止，并取出树脂干燥；
S3：将废树脂置于热处理设施中，控制热处理温度在280℃，并向该设备中通入流量为0.2m3/h的氮气；
S4：将步骤S3中热处理所得可燃气输送至热处理炉作为燃料气，给热处理系统提供所需热能；
S5：将步骤S3中热处理所得固体产物经过破碎、筛分、混料、检测和包装，最终得到满足GB 3778-2011橡胶用炭黑产品。
实施例三
一种工业危废离子交换树脂资源化高效利用的方法，该工业危废离子交换树脂资源化高效利用的方法包括如下步骤：
S1：将0.5Kg的危废工业树脂置于离子交换柱中，在常温条件下，以450ml/min的流速向交换柱中加入6mol/l的盐酸溶液，解吸废离子交换树脂所吸附的Pb、Cr、Cu、Cd、Ni、Zn、Fe等金属离子，直至解吸液终点离子总浓度≤0.1ppm；
S2：在常温条件下，以150ml/min的流速向交换柱中加入4mol/l的氢氧化钠溶液，解吸废离子交换树脂所吸附的砷、硅、磷、硫等非金属的含氧酸根离子，直至解吸液终点此类离子总浓度≤0.1ppm，紧接着用去离子水淋洗树脂，直至洗液pH为6.5为止，并取出树脂干燥；
S3：将废树脂置于热处理设施中，控制热处理温度在350℃，并向该设备中通入流量为0.05m3/h的氮气；
S4：将步骤S3中热处理所得可燃气输送至热处理炉作为燃料气，给热处理系统提供所需热能；
S5：将步骤S3中热处理所得固体产物经过破碎、筛分、混料、检测和包装，最终得到满足GB 3778-2011橡胶用炭黑产品。
最佳实施例
一种工业危废离子交换树脂资源化高效利用的方法，该工业危废离子交换树脂资源化高效利用的方法包括如下步骤：
S1：将0.5Kg的危废工业树脂置于离子交换柱中，在常温条件下，以500ml/min的流速向交换柱中加入5mol/l的盐酸溶液，解吸废离子交换树脂所吸附的Pb、Cr、Cu、Cd、Ni、Zn、Fe等金属离子，直至解吸液终点离子总浓度≤0.1ppm；
S2：在常温条件下，以200ml/min的流速向交换柱中加入4mol/l的氢氧化钠溶液，解吸废离子交换树脂所吸附的砷、硅、磷、硫等非金属的含氧酸根离子，直至解吸液终点此类离子总浓度≤0.1ppm，紧接着用去离子水淋洗树脂，直至洗液pH为6.5为止，并取出树脂干燥；
S3：将废树脂置于热处理设施中，控制热处理温度在400℃，并向该设备中通入流量为0.2m3/h的氮气；
S4：将步骤S3中热处理所得可燃气输送至热处理炉作为燃料气，给热处理系统提供所需热能；
S5：将步骤S3中热处理所得固体产物经过破碎、筛分、混料、检测和包装，最终得到满足GB 3778-2011橡胶用炭黑产品。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (2)

1.一种工业危废离子交换树脂资源化高效利用的方法，其特征在于：该工业危废离子交换树脂资源化高效利用的方法包括如下步骤：
S1：将0.5Kg的危废工业树脂置于离子交换柱中，在常温条件下，以100-600ml/min的流速向交换柱中加入4-6mol/l的盐酸溶液，解吸废离子交换树脂所吸附的Pb、Cr、Cu、Cd、Ni、Zn、Fe等金属离子，直至解吸液终点离子总浓度≤0.1ppm；
S2：在常温条件下，以50-200ml/min的流速向交换柱中加入2-4mol/l的氢氧化钠溶液，解吸废离子交换树脂所吸附的砷、硅、磷、硫等非金属的含氧酸根离子，直至解吸液终点此类离子总浓度≤0.5ppm，紧接着用去离子水淋洗树脂，直至洗液pH为6.5为止，并取出树脂干燥；
S3：将废树脂置于热处理设施中，控制热处理温度在200-700℃，并向该设备中通入流量为0.05-0.3m3/h的氮气；
S4：将步骤S3中热处理所得可燃气输送至热处理炉作为燃料气，给热处理系统提供所需热能；
S5：将步骤S3中热处理所得固体产物经过破碎、筛分、混料、检测和包装，最终得到满足GB 3778-2011橡胶用炭黑产品。
2.根据权利要求1所述的一种工业危废离子交换树脂资源化高效利用的方法，其特征在于：所述该废树脂的显著特征为：有机物含量在0.1％～3.00％范围内，含有Pb、Cr、Cu、Cd、Ni、Zn、Fe等金属离子，金属离子总量在2.0g/l～5.0g/l范围内，具有一定的毒性，废树脂中吸附的有机物、金属离子及非金属的含氧酸根离子易于溶解、迁移、扩散，对环境影响较大，被国家界定为工业危废。
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