CN115703125A

CN115703125A - 于物料水洗的金属置换去除有害重金属的方法

Info

Publication number: CN115703125A
Application number: CN202210987303.1A
Authority: CN
Inventors: 李祈煌; 黄蔚国
Original assignee: Weiye Central Investment Co ltd In Taiwan
Current assignee: Weiye Central Investment Co ltd In Taiwan
Priority date: 2021-08-17
Filing date: 2022-08-17
Publication date: 2023-02-17
Also published as: TWI796758B; TW202308765A

Abstract

本发明涉及的一种于物料水洗的金属置换去除有害重金属的方法，其方法包括：水洗步骤：以特定比例的物料及水混合搅拌；第一过滤步骤：过滤经水洗后的渣块及溶液；金属置换步骤：将第一过滤处理的溶液进行金属回收处理；中和步骤：将第一过滤步骤过滤的溶液进行酸碱中和；第二过滤步骤：过滤经中和后的溶液；脱水步骤：将第二过滤步骤滤除的溶液脱水得到一工业盐。

Description

于物料水洗的金属置换去除有害重金属的方法

技术领域

本发明主要涉及一种去除有害重金属的回收循环方法，特别是有关于一种于物料水洗的金属置换去除有害重金属的方法。

背景技术

目前在一些建筑、道路工程中使用的建材已可采用焚化废弃物料制程中而衍生的副产物。由于所述废弃物料例如城市垃圾等在焚烧过程中会产生飞灰，即在烟气净化系统(APC)中收集的残渣因其具有较高浸出浓度的重金属被列为危险废物。当飞灰被释放到自然环境中后，由于酸雨等因素的作用，飞灰中的重金属浸出，重新释放到水体或土壤中，对周围环境造成危害。

而一般的飞灰水洗厂所产生的化学污泥皆含有害人体健康的重金属，以掩埋法处理，会污染土壤，再次造成环境污染问题。

若能有效地、环保地去除飞灰或废弃土壤等物料中的重金属，即为需要各厂商努力的课题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种于物料水洗的金属置换去除有害重金属的方法，以有效地去除飞灰或废弃土壤等物料中的重金属。

为达成上述目的，本发明提供一种于物料水洗的金属置换去除有害重金属的方法，包括：一第一水洗步骤：分别将一特定比例的物料和水混合并均匀搅拌；一第一过滤步骤：过滤经所述水洗步骤处理后的渣块，余下溶液；一金属置换步骤：将经所述第一过滤步骤处理的溶液进行酸碱金属回收处理；一中和步骤：经将所述金属置换步骤处理的溶液进行酸碱中和；一第二过滤步骤：过滤经所述中和步骤处理后的溶液；一金属沉淀物提取步骤：取得所述第二过滤步骤所滤得的沉淀物；一脱水步骤：将所述第二过滤步骤滤除的溶液进行脱水后得到一工业盐。

在一些实施例中，所述金属置换步骤更包括一回收处理的机制，将附着于所述金属材料表面的重金属置换相对应的重金属元素之后，将所述金属材料移出所述金属置换槽后，将附着于片状的所述金属材料表面的重金属刮除、热熔后回收所述金属材料或将附着于粉状的所述金属材料表面的重金属热熔后回收所述金属材料。

在一些实施例中，金属置换步骤使所述溶液与一可与特定有害的重金属发生置换反应的金属材料进行金属元素置换，并使所述些有害的重金属附着于所述金属材料表面而自所述溶液中去除，其中所述金属材料的金属元素为锌、铝或铁，所述去除的有害的重金属元素为镉、铜或铅。

在一些实施例中，脱水步骤将所述第二过滤步骤滤除的溶液进行真空浓缩处理，以形成高盐分卤水，再经脱水后得到一工业盐。

在一些实施例中，第二过滤步骤所滤得的沉淀物为化学污泥。

本发明的特点为：本发明在进行以金属置换法去除有害重金属的回收循环方法中，根据待处理的物料的重金属污染成分，预先采用能对应产生金属置换反应的金属材料，于一金属置换槽中进行金属置换的反应工艺，以将处理的溶液中的有害的重金属去除，并将反应过程中使用到的水回收再利用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例公开的于物料水洗的金属置换去除有害重金属的方法的系统流程示意图。

图2为本发明于物料水洗的金属置换去除有害重金属的方法的步骤流程图。

图3为本发明一实施例于物料水洗的金属置换去除有害重金属的方法的流程示意图。

主要组件符号说明：

11为飞灰；12为水；20为水洗单元；21为桨叶；30为第一过滤器；40为金属置换槽；401为回收处理；41为中和槽；42为第二过滤器；421为脱水处理；71为金属材料；711为表面；8为重金属；S11、S12、S13、S24、S241、S25、S26、S27为以金属置换法去除有害重金属的回收循环方法步骤。

具体实施方式

为配合图式将本发明实施例详细说明如下，其所附图式主要为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此在所述等图式中仅标示与本发明有关的组件，且所显示的组件并非以实施时的数目、形状、尺寸比例等加以绘制，其实际实施时的规格尺寸实为一种选择性的设计，且其组件布局形态有可能更为复杂。

以下各实施例的说明是参考附加的图式，用于例示本发明可据以实施的特定实施例。本发明所提到的方向用语，例如“上”、“下”、「前」、「后」等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用于说明及理解本申请，而非用于限制本申请。在说明书中，除非明确地描述为相反的，否则词语“包括”将被理解为意指包括所述组件，但是不排除任何其它组件。

本实施例中的初始物料可以是一般废弃土壤也可以是燃烧一般废弃物及事业废弃物所产生的飞灰，在下列实施例中，是以飞灰举例说明

请参照图1、图2及图3所示，本实施例以为本发明于物料水洗的金属置换去除有害重金属方法，包括：

步骤S11为一水洗步骤：分别将一特定比例的飞灰11及水12经对应的输送管道进入一水洗单元20，在本实施例中，所述飞灰11与水12的液固比为1：7.7，所述飞灰11包括至少一有害重金属，所述至少一有害重金属元素的含量为1～200ppm，所述水12的酸碱值约为pH7.0。

步骤S12为一搅拌步骤，每一水洗单元20包括一桨叶21，以对水洗单元20内的飞灰11及水12进行搅拌，在本实施例中，所述飞灰11与所述水12混合搅拌的反应温度、反应压力及反应时间，分别为10至60℃，1大气压，以及10至50分钟。

步骤S13为一第一过滤步骤：利用一第一过滤器30过滤经所述水洗步骤(步骤S11)处理后的渣块，余下溶液。

续接步骤S13的第一过滤步骤，步骤S24为金属置换步骤，将通过所述第一过滤器30的溶液，以一金属置换槽40盛接并加入一金属材料71进行金属置换反应，以去除溶液中的有害的重金属8(如图3所示)。

步骤S25为一中和步骤：以一中和槽41盛装经金属置换步骤S24的输出溶液，并对其进行一酸碱中和反应，所述中和槽41内可设置一酸碱值侦测计(未图示)，以反馈槽内的反应物的酸碱值。

步骤S26为一第二过滤步骤：以一第二过滤器42过滤所述中和槽41的输出物，通过所述第二过滤器42过滤出的溶液以一排出管道排出，而过滤后的化学污泥在经过金属置换步骤S24后，为不具金属有害物质的化学污泥。

步骤S27为一脱水步骤：将所述第二过滤器42的所述排出管道排出的溶液浓缩成高盐分卤水，并经脱水处理421后干燥后得到工业盐。

在本实施步骤中，为一卤水及工业盐获取步骤：将所述第二过滤器42(步骤S26)滤除的溶液进行真空浓缩处理，以形成高盐分卤水，再经干燥后得到一工业盐。值得一提的是，所述工业盐的制备方法可以参考中国台湾公告第I735346号专利申请。

其中，本发明实施例于所述第一过滤器30及所述第二过滤器42之后，设置一金属置换槽40将通过所述第一过滤器30及所述第二过滤器42的溶液，以金属置换槽40盛接并加入一金属材料71进行金属置换反应，以去除溶液中的有害的重金属8。

金属置换反应是一种固-液氧化还原反应，金属置换是包括两个物种间，电子转移的氧化还原反应。于反应过程中，电负度较高的金属(牺牲金属)会释出电子；而电正度较高的金属接收所述电子后，以金属形式沈积在牺牲金属表面。金属置换的驱动力是两者氧化还原电位差，反应描述如下：

[数学式1]

N+M2+→N2++M

其中，M是电正度较高的金属，N是电负度较高的金属。本发明的目标金属是带两价的铜、镉和铅。

上述反应是由下列两个半反应式组成，如数学式2、3：

[数学式2]

氧化反应(阳极)：N→N2++2e-

[数学式3]

还原反应(阴极)：M2++2e-→M

本发明以铝、锌和铁等金属置换铅、铜和镉等金属。铝、锌、铁、铅、铜和镉的标准还原电位，在25℃标准电极电位如表1所示。

[表1]

用锌置换铜、镉和铅可能氧化还原反应，如表2用锌置换铜、镉和铅的氧化还原反应(包括主反应与副反应)。

[表2]

值得一提的是，如图2、3所示，前述所述金属置换步骤S24更包括一回收处理步骤S241，将附着于所述金属材料71表面711的重金属8刮除后回收所述金属材料71，以利再应用。

于S13的第一过滤步骤后续进行所述金属置换步骤S24，使经S13的第一过滤步骤后的溶液与一可与特定有害的重金属8发生置换反应的金属材料71进行金属元素置换，并使所述有害的重金属8附着于所述金属材料71表面711而自所述溶液中去除，所述金属材料71的金属元素为锌、铝或铁，所述去除的有害的重金属8元素为镉、铜或铅。

举例而言，当所述溶液中所含有害的重金属8为铅时，可以采用锌作为所述金属材料71，其中，所述金属材料71可参与置换反应的表面积为150平方厘米。再者，当所述溶液的重量为1000克，且所包含的铅离子浓度落在50～60ppm时，使所述溶液中不具有铅离子的存在的反应时间需要10分钟。

需指明的是，前述金属置换步骤S24使用的所述金属材料71为片状或粉状，并于所述金属置换槽40内进行所述金属置换步骤S24之后，更包括一回收处理401的机制(于图3示出者为片状的金属材料71)：于所述金属材料71的表面711置换相对应的重金属8元素之后，将所述金属材料71移出所述金属置换槽40后，将附着于片状的所述金属材料71表面711的重金属8刮除、热熔后回收所述金属材料71，或者是将附着于粉状的所述金属材料71表面711的重金属8热熔后回收所述金属材料71。

特别需要陈明的是，在一实施例中，置入所述溶液的金属材料71可根据所述飞灰11内含重金属8成分而对应选出适当金属成分的金属材料71，且所述金属材料71的份量经估算，以求得适当的金属置换反应的添加量。

上述揭示的实施形态仅以示例性说明本发明的原理、特点及其功效，并非用于限制本发明的可实施范畴，任何熟习此项技艺的人士均可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施形态进行修饰与改变。任何运用本发明所揭示内容而完成的等效改变及修饰，均仍应为本申请权利要求所涵盖。

Claims

1.一种于物料水洗的金属置换去除有害重金属的方法，其特征在于，包括：

一水洗步骤：分别将一特定比例的物料和水混合并均匀搅拌；

一第一过滤步骤：过滤经所述第一水洗步骤处理后的渣块，余下溶液；

一金属置换步骤：将经所述第一过滤步骤处理的溶液进行金属置换处理；

一中和步骤：经将所述金属置换步骤处理的溶液进行酸碱中和；

一第二过滤步骤：过滤经所述中和步骤处理后的溶液；及

一脱水步骤：将所述第二过滤步骤滤除的溶液进行脱水后得到一工业盐。

2.根据权利要求1所述的于物料水洗的金属置换去除有害重金属的方法，其特征在于，所述金属置换步骤更包括一回收处理步骤的机制。

3.根据权利要求2所述的于物料水洗的金属置换去除有害重金属的方法，其特征在于，所述回收处理步骤于所述金属材料的表面置换相对应的重金属元素之后，将所述金属材料移出所述金属置换槽后，将附着于片状的所述金属材料表面的重金属刮除、热熔后回收所述金属材料。

4.根据权利要求2所述的于物料水洗的金属置换去除有害重金属的方法，其特征在于，所述回收处理步骤将附着于粉状的所述金属材料表面的重金属热熔后回收所述金属材料。

5.根据权利要求1所述的于物料水洗的金属置换去除有害重金属的方法，其特征在于，所述金属置换步骤，使所述溶液与一可与特定有害的重金属发生置换反应的金属材料进行金属元素置换，并使所述些有害的重金属附着于所述金属材料表面而自所述溶液中去除。

6.根据权利要求5所述的于物料水洗的金属置换去除有害重金属的方法，其特征在于，所述金属材料的金属元素为锌、铝或铁。

7.根据权利要求5所述的于物料水洗的金属置换去除有害重金属的方法，其特征在于，所述有害的重金属为镉、铜或铅。

8.根据权利要求1所述的于物料水洗的金属置换去除有害重金属的方法，其特征在于，所述脱水步骤将所述第二过滤步骤滤除的溶液进行真空浓缩处理，以形成高盐分卤水，再经脱水后得到一工业盐。

9.根据权利要求1所述的于物料水洗的金属置换去除有害重金属的方法，其特征在于，所述第二过滤步骤所滤得的沉淀物为化学污泥。