CN115554981A - 采用剩余污泥炭化产物吸附富集低浓度离子型稀土的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种采用剩余污泥资源化制备污泥炭化产物清洁高效吸附富集低浓度离子型稀土的方法,包括以下步骤:①将剩余污泥晾干,研磨过100目的筛子,然后以(6‑7.5):1(坩埚容积/mL:污泥重量/g)的比例加入坩埚,在马弗炉中,升温至349‑351℃炭化1.5‑2h,冷却至室温后取出得到污泥炭化产物;②将制备得到的污泥炭化产物与低浓度稀土离子溶液按照(40‑50):1(溶液体积/mL:炭化产物/g)的比例混合后在水浴恒温振荡中震荡反应,再静置8‑10h;③将充分静置后的沉淀物与上清液分离,最终获得的沉淀物即为稀土富集产品。该发明达到废物再利用、降低处理成本、避免稀土资源流失的效果,实现环境效益和经济效益的统一,符合国家节能减排的倡议,促进可持续性循环经济发展。
Description
技术领域
本发明属于选矿领域,具体地,涉及一种采用剩余污泥资源化制备污泥炭化产物清洁高效吸附富集低浓度离子型稀土的方法。
背景技术
作为我国特有的一类重要矿产资源,离子吸附型稀土(简称离子型稀土)具有配分齐全、高附加值元素含量高、高科技应用元素多和综合利用价值大等特点,备受世界关注。然而,长期以来,离子型稀土矿开采提取过程中产生大量的浓度低、体积大的稀土废水,这类废水中稀土离子浓度低(本发明所指低浓度是指稀土浓度为100-110mg/L,以REO计,达不到工业生产的基本指标(一般1.0g/L及以上)要求,不能作为生产使用的直接原料。这类废水若直接排放,极易带来一系列的环境污染、稀土资源浪费等问题。
目前对于低浓度离子型稀土溶液的富集回收最常用的简单方法是吸附法。吸附法的研究主要集中在吸附材料研发方面。影响吸附的主要因素:溶质与溶剂之间的作用力、溶质分子的大小、电离和极性、吸附剂的比表面积、吸附剂的孔结构、吸附剂的表面化学性质、溶液的温度以及共存物质等。
吸附低浓度稀土离子的良好吸附剂至少需要具备以下特点:较大的比表面积、较高的吸附容量、耐磨性、稳定性、耐腐蚀性、较好的机械强度及价廉易得等。由于吸附法对废水的预处理要求高,因此吸附法主要用来去除废水中的微量污染物。因此,研发新一代清洁高效的吸附材料,特别低浓度的离子型稀土富集回收的技术尤为必要。
城市剩余污泥是城市生活污水处理厂产生的大量固体废物,将其资源化制备得到的炭化产物有较大的比表面积和总孔体积,同时含有大量的羟基自由基,具有良好的吸附能力,且对环境具有无公害的特点。但是目前关于使用污泥炭化物吸附稀土溶液的研究较少,尤其是对低浓度离子型稀土溶液更为少见。
发明内容
针对目前稀土吸附材料研究存在的不足,本发明采用来源广泛的城市污水处理厂的剩余污泥固体废物作为吸附材料制备原料,基于废物资源化的理念,利用清洁高效的吸附材料,对低浓度稀土离子进行高效富集分离,达到废物再利用的目的,降低处理成本,达到废物再利用、降低处理成本、避免稀土资源流失的效果,实现环境效益和经济效益的统一,符合国家节能减排的倡议,促进可持续性循环经济发展。
为实现上述目的,本发明采用以下技术方案:
采用剩余污泥炭化产物吸附富集低浓度离子型稀土的方法,包括以下步骤:
S1、制备污泥炭化产物
S2、吸附富集低浓度离子型稀土
S3、制备稀土富集产品。
其中,S1具体方法如下:将城市污水处理厂的剩余污泥晾干,研磨过100目的筛子,然后以(6-7.5):1(坩埚容积/mL:污泥重量/g)的比例加入坩埚中,在马弗炉中升温至349-351℃炭化1.5-2h,冷却至室温后取出得到污泥炭化产物。
S2具体方法如下:将S1制备得到的污泥炭化产物与低浓度稀土离子溶液按照(40-50):1(溶液体积/mL:炭化产物/g)的比例混合后,在水浴恒温振荡中震荡反应,再静置8-10h。
其中,S3具体方法如下:将步骤S2反应容器充分静置后的沉淀物与上清液分离,最终获得的沉淀物即为稀土富集产品。
S2中在水浴恒温振荡器中震荡反应控制条件:49-51℃,160-165r/min,反应时间1.5-2h。
含低浓度稀土离子溶液为稀土尾矿废水、残留稀土淋洗液、稀土加工和冶炼过程中产生的废水,稀土离子含量为100-110mg/L,以REO计。
相对于现有技术,本发明具有如下有益效果:
1、使用城市剩余污泥进行资源化制备得到的吸附材料,可以高效富集低浓度离子型稀土,可以达到废物高效资源化的目的,同时吸附材料具有来源广泛,成本低廉,环境友好,高效稳定的特点,
2、将获得的沉淀物通过X射线荧光光谱仪、单道扫描电感耦合等离子体发射光谱检测发现,本发明能有效从低浓度离子型稀土溶液中的沉淀物分离出稀土元素,作用效率高,操作简单,实现了低浓度稀土的高效回收。
3、基于废物资源化的理念,将低浓度离子型稀土溶液中的稀土离子沉淀富集,达到废弃资源再利用的目的,达到废物再利用、降低处理成本、避免稀土资源流失的效果,实现环境效益和经济效益的统一,符合国家节能减排的倡议,促进可持续性循环经济发展。
具体实施方式
采用剩余污泥炭化产物吸附富集低浓度离子型稀土的方法,包括以下步骤:
S1、制备污泥炭化产物,具体方法如下:
将城市污水处理厂的剩余污泥晾干,研磨过100目的筛子,然后以(6-7.5):1(坩埚容积/mL:污泥重量/g)的比例加入坩埚中加盖,在马弗炉中,升温至349-351℃炭化1.5-2h,冷却至室温后取出得到污泥炭化产物。
S2、吸附富集低浓度稀土离子,具体方法如下:
将S1制备得到的污泥炭化产物与低浓度稀土离子溶液按照(40-50):1(溶液体积/mL:炭化产物/g)的比例混合放入250mL的锥形瓶中,在水浴恒温振荡中震荡反应(控制条件:49-51℃,160-165r/min,反应时间1.5-2h),再静置8-10h。
S3、制备稀土沉淀富集产品,具体方法如下:
将步骤S2反应容器充分静置后的沉淀物与上清液分离,最终获得的沉淀物即为稀土富集产品。
应用实例
将本发明中制备得到的污泥炭化产物与取自赣南某离子型稀土矿山浸取液混合(其中稀土离子浓度为100-110mg/L,以REO计)。按照上述技术方案和具体实施步骤,得到了稀土富集物。
取混合前后上清液样品,通过单道扫描电感耦合等离子体发射光谱检测混合液上清液稀土元素浓度,具体结果见表1。
通过表1数据对比发现,在低浓度离子型稀土溶液中混入污泥炭化产物后,所检测到的稀土元素吸附效率平均在84.51%,吸附效果优良且明显,充分说明选用污泥炭化产物作为低浓度离子型稀土浸出液的吸附材料是一种绿色、环保的方法。
取稀土富集产品进行X射线荧光光谱仪,具体检测结果见表2。
表1吸附效果主要指标情况
表2稀土富集产品的元素分析结果
通过表2数据结果可知,沉淀物中含有大量的稀土元素,再次说明本方法用于吸附富集低浓度离子型稀土是一种绿色、环保的方法。
实例中用到的部分主要仪器设备见表3。
表3部分主要仪器设备
综合所述,选用本发明用于低浓度离子型稀土浸出液吸附富集具备效率高、效果好和环境友好等优势特点,达到资源化利用的目的,对实现经济效益、环境效益和社会效益的有机统一具有重要指导意义。
Claims (6)
1.一种采用剩余污泥资源化制备污泥炭化产物清洁高效吸附富集低浓度离子型稀土的方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、制备污泥炭化产物
S2、吸附富集极低浓度稀土离子
S3、制备稀土富集产品。
2.根据权利要求1所述的采用污泥炭化产物吸附富集低浓度离子型稀土的方法,其特征在于,S1具体方法如下:将城市污水处理厂的剩余污泥晾干,研磨过100目的筛子,然后以(6-7.5):1(坩埚容积/mL:污泥重量/g)的比例加入坩埚中加盖,在马弗炉中,升温至349-351℃炭化1.5-2h,冷却至室温后取出得到污泥炭化产物。
3.根据权利要求1-2所述的采用污泥炭化产物吸附富集低浓度离子型稀土的方法,其特征在于,S2具体方法如下:将S1制备得到的污泥炭化产物与低浓度稀土离子溶液按照(40-50):1(溶液体积/mL:炭化产物/g)的比例混合后在水浴恒温振荡中震荡反应,再静置8-10h。
4.根据权利要求1-3所述的采用污泥炭化产物吸附富集低浓度离子型稀土的方法,其特征在于,S3具体方法如下:将步骤S2反应容器充分静置后的沉淀物与上清液分离,最终获得的沉淀物即为稀土富集产品。
5.根据权利要求1-4所述的采用污泥炭化产物吸附富集低浓度离子型稀土的方法,其特征在于,S2中在水浴恒温振荡器中震荡反应控制条件:49-51℃,160-165r/min,反应时间1.5-2h。
6.根据权利要求1-5所述的采用污泥炭化产物吸附富集低浓度离子型稀土的方法,其特征在于,含低浓度稀土离子溶液为稀土尾矿废水、残留稀土淋洗液、稀土加工和冶炼过程中产生的废水,稀土离子含量为100-110mg/L,以REO计。
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GR01 | Patent grant | ||
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