CN115779873A - 一种磁性生物质炭材料和铜冶炼酸性废水处理方法 - Google Patents

一种磁性生物质炭材料和铜冶炼酸性废水处理方法 Download PDF

Info

Publication number
CN115779873A
CN115779873A CN202211376300.0A CN202211376300A CN115779873A CN 115779873 A CN115779873 A CN 115779873A CN 202211376300 A CN202211376300 A CN 202211376300A CN 115779873 A CN115779873 A CN 115779873A
Authority
CN
China
Prior art keywords
biomass charcoal
charcoal material
copper smelting
magnetic
solution
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202211376300.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN115779873B (zh
Inventor
刘瑛鑫
张恩玉
杨斌
何乃勇
王宏伟
赵瑞峰
鲁兴武
李银丽
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Northwest Research Institute of Mining and Metallurgy
Original Assignee
Northwest Research Institute of Mining and Metallurgy
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Northwest Research Institute of Mining and Metallurgy filed Critical Northwest Research Institute of Mining and Metallurgy
Priority to CN202211376300.0A priority Critical patent/CN115779873B/zh
Publication of CN115779873A publication Critical patent/CN115779873A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN115779873B publication Critical patent/CN115779873B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20—Recycling

Landscapes

  • Water Treatment By Sorption (AREA)

Abstract

本发明涉及一种磁性生物质炭材料和铜冶炼酸性废水处理方法，磁性生物质炭材料由棉秸秆、氧化锌等经过特定步骤制得，能对成分复杂、量大的铜冶炼酸性废水进行预处理，具体为在铜冶炼酸性废水经过中和后使用，该工序不仅能够减轻后续工艺的处理压力，降低处理成本，还能够对废水中的有价金属进行富集，便于有价金属的回收。此外，本发明制备的磁性生物质炭材料便于回收，可重复利用，并且对砷元素有较好的吸附能力。

Description

一种磁性生物质炭材料和铜冶炼酸性废水处理方法
技术领域
本发明涉及铜冶炼废水处理技术领域，尤其涉及一种磁性生物质炭材料和铜冶炼酸性废水处理方法。
背景技术
在铜冶炼过程中，制酸系统、烟气净化系统、电解车间及综合车间等都会不可避免地产生大量的酸性废水，该废水存在着成分复杂，含有多种重金属离子(铜、铅、锌等)等特点。在理论上，铜冶炼酸性废水的处理方法主要有化学沉淀法（主要为中和沉淀法和硫化物沉淀法）、电化学法、离子交换法以及膜分离法等。在工业的实践中，处理铜冶炼酸性的较为常用的工艺是石灰法一段处理、电化学等其他工艺深度处理的方法，如云南铜业股份有限公司等公司的石灰+铁盐法；山东祥光铜业等公司的硫化法+石灰-铁盐处理工艺；水口山有色集团第四冶炼厂等公司的石灰-电化学处理工艺。
随着我国铜冶炼行业稳步发展，各大冶炼厂产能不断增加，处理的铜冶炼原料品位不断降低、成分更为复杂的现状愈加明显。从而导致冶炼过程产生的酸性废水给现有的废水处理系统深度处理工艺带来极大的压力。倘若在深度净化工艺之前对酸性废水进行简单的预处理，将有效改善这一现状。而近年来备受人们关注的利用废弃植物吸附水溶液中重金属离子的生物吸附法作为前端预处理工艺有着更好的优势。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种磁性生物质炭材料和铜冶炼酸性废水处理方法，其不仅能够减轻后续工艺的处理压力，降低处理成本，还能够回收铜冶炼污酸中的部分有价金属。
为解决上述问题，本发明所述的一种磁性生物质炭材料通过以下步骤制备而成：
将干燥的棉秸秆粉碎后过80目筛子，过筛后的秸秆与氯化锌按0.5～3：1比例混合均匀后放入管式炉中在氩气气氛中缓慢热解，热解温度为650℃，加热速率和保温时间分别设定为4～6℃/min和110～120min；将热解结束的物质研磨得到生物质炭材料，并在1mol/L盐酸溶液中浸泡30～60min，洗去飞灰和堵塞的孔道；然后将炭材料用去离子水洗涤多次，直到洗涤至中性，干燥备用；
将六水合氯化铁和七水合硫酸亚铁按Fe3+：Fe2+摩尔比为2：1溶解成均匀溶液；溶解后的溶液与上述所得生物质炭材料以固液比1～2：1混合，并用氨水将pH调节至约10，反应在氮气氛下进行80～100分钟；最后，将黑色沉淀物洗涤至中性，并在真空干燥箱中于60℃干燥12～24h，最终得到磁性生物质炭材料。
本发明还提供了一种铜冶炼酸性废水处理方法,包括：
将铜冶炼酸性废水用石灰进行中和过滤，得到过滤后液；
按2g～8g/L的比例，向所述过滤后液中添加权利要求1所述的磁性生物质炭材料，恒温震荡30min；
通过外部磁场将溶液与磁性生物质炭材料分离，液相进入下一步酸性废水处理工序，固相可以置于NaOH溶液中进行解吸、洗涤和干燥进行重复利用，也可以返回铜冶炼工艺流程进行有价金属回收。
优选地，所述过滤后液的pH值为8～11。
优选地，恒温震荡温度为10-45℃。
优选地，固相可以置于0.1mol/L NaOH溶液中进行解吸、洗涤和干燥进行重复利用。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
本发明制备的磁性生物质炭材料可对成分复杂、量大的铜冶炼酸性废水进行预处理，满足铜冶炼酸性废水的大规模处理要求，具体为在中和工序之后进行预处理工序，该工序不仅能够减轻后续工艺的处理压力，降低处理成本，还能够对废水中的有价金属进行富集，便于有价金属的回收。该工序的增加不仅可用于后续为电化学处理的废水治理工艺，还可用于后续为铁盐法等的其他深度废水治理工艺。此外，本发明制备的磁性生物质炭材料便于回收，可重复利用，并且对砷元素有较好的吸附能力（根据实施例，可计算吸附90min后砷的脱除率在95%以上。）。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1为本发明实施例提供的磁性生物质炭材料SEM图。
具体实施方式
本发明以甘肃省某铜业公司铜冶炼酸性废水（B类）为测试对象，废水中重金属离子的主要成分如下：
Figure SMS_1
实施例1
（1）制备磁性生物质炭材料
分别称取4g棉秸秆和8g氯化锌，按以下内容制备改性炭材料：将干燥的棉秸秆粉碎然后过80目的筛子，粉碎后的秸秆与氯化锌均匀地混合（比例为0.5：1至3：1）后放入管式炉中在氩气气氛中缓慢热解。热解温度为650℃，加热速率和保温时间分别设定为5℃/min和120min。研磨所得生物质炭材料，并在1mol/L盐酸溶液中浸泡过夜洗去飞灰和堵塞的孔道。然后将炭材料用去离子水洗涤多次，直到洗涤至中性，干燥备用。
将改性后的生物质炭材料移入100ml的三口烧瓶中。向烧瓶中加入30ml的FeSO4·7H2O和FeCl3·6H2O混合铁溶液（Fe3+，Fe2+摩尔比2：1），其中总铁浓度为0.25mol/L，将三口烧瓶放入70℃恒温水浴锅之中并通氮气除氧，于无氧条件下加入氨水调节pH至10后反应90min，反应结束后，将黑色沉淀物洗涤至中性，并在真空干燥箱中于60℃干燥24小时得到生物质基磁性材料备用。
（2）废水中和后预处理
取1000ml铜冶炼酸性废水用石灰中和至pH10，过滤后液相加入3g磁性材料，25℃下恒温吸附120min。处理后的酸性废水成分如下表，处理后液除pH值外能够满足《铜、镍、钴工业污染物排放标准》（GB25467-2010）中水污染物排放控制限值。可为后续酸性废水处理工艺减轻压力，并实现铜元素的富集。
Figure SMS_2
实施例2
（1）制备磁性生物质炭材料
分别称取30g棉秸秆和30g氯化锌制备改性炭材料，将改性后的生物质炭材料移入1000ml的三口烧瓶中。向烧瓶中加入500ml的FeSO4·7H2O和FeCl3·6H2O混合铁溶液（Fe3+，Fe2+摩尔比2：1），其中总铁浓度为0.25mol/L，将三口烧瓶放入70℃恒温水浴锅之中并通氮气除氧，于无氧条件下加入氨水调节pH至10后反应90min，反应结束后，将黑色沉淀物洗涤至中性，并在真空干燥箱中于60℃干燥24小时得到生物质基磁性材料备用。
（2）废水中和后预处理。
取5L铜冶炼酸性废水用石灰中和至pH11，过滤后液相加入25g磁性材料，25℃下搅拌、恒温吸附120min。处理后的酸性废水成分如下表，处理后液除pH值外能够满足《铜、镍、钴工业污染物排放标准》（GB25467-2010）中水污染物排放控制限值。可为后续酸性废水处理工艺减轻压力，并实现铜元素的富集。
Figure SMS_3
实施例3
（1）制备磁性生物质炭材料
分别称取300g棉秸秆和150g氯化锌制备改性炭材料，将改性后的生物质炭材料移入5L的三口烧瓶中。向烧瓶中加入3L的FeSO4·7H2O和FeCl3·6H2O混合铁溶液（Fe3+，Fe2+摩尔比2：1），其中总铁浓度为0.25mol/L，将三口烧瓶放入70℃恒温水浴锅之中并通氮气除氧，于无氧条件下加入氨水调节pH至10后反应90min，反应结束后，将黑色沉淀物洗涤至中性，并在真空干燥箱中于60℃干燥24小时得到生物质基磁性材料备用。
（2）废水中和后预处理
取20L铜冶炼酸性废水用石灰中和至Ph10，过滤后液相加入100g磁性材料，放入50L搅拌器中25℃下搅拌、恒温吸附90min。处理后的酸性废水成分如下表，处理后液除pH值外能够满足《铜、镍、钴工业污染物排放标准》（GB25467-2010）中水污染物排放控制限值。可为后续酸性废水处理工艺减轻压力，并实现铜元素的富集。
Figure SMS_4
以上对本发明所提供的技术方案进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (5)

1.一种磁性生物质炭材料，其特征在于，该磁性生物质炭材料通过以下步骤制备而成：
将干燥的棉秸秆粉碎后过80目筛子，过筛后的秸秆与氯化锌按0.5～3：1比例混合均匀后放入管式炉中在氩气气氛中缓慢热解，热解温度为650℃，加热速率和保温时间分别设定为4～6℃/min和110～120min；将热解结束的物质研磨得到生物质炭材料，并在1mol/L盐酸溶液中浸泡30～60min，洗去飞灰和堵塞的孔道；然后将炭材料用去离子水洗涤多次，直到洗涤至中性，干燥备用；
将六水合氯化铁和七水合硫酸亚铁按Fe3+：Fe2+摩尔比为2：1溶解成均匀溶液；溶解后的溶液与上述所得生物质炭材料以固液比1～2：1混合，并用氨水将pH调节至约10，反应在氮气氛下进行80～100分钟；最后，将黑色沉淀物洗涤至中性，并在真空干燥箱中于60℃干燥12～24h，最终得到磁性生物质炭材料。
2.一种铜冶炼酸性废水处理方法,其特征在于，包括：
将铜冶炼酸性废水用石灰进行中和过滤，得到过滤后液；
按2g～8g/L的比例，向所述过滤后液中添加权利要求1所述的磁性生物质炭材料，恒温震荡30min；
通过外部磁场将溶液与磁性生物质炭材料分离，液相进入下一步酸性废水处理工序，固相可以置于NaOH溶液中进行解吸、洗涤和干燥进行重复利用，也可以返回铜冶炼工艺流程进行有价金属回收。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述过滤后液的pH值为8～11。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，恒温震荡温度为10-45℃。
5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，固相可以置于0.1mol/L NaOH溶液中进行解吸、洗涤和干燥进行重复利用。
CN202211376300.0A 2022-11-04 2022-11-04 一种磁性生物质炭材料和铜冶炼酸性废水处理方法 Active CN115779873B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211376300.0A CN115779873B (zh) 2022-11-04 2022-11-04 一种磁性生物质炭材料和铜冶炼酸性废水处理方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211376300.0A CN115779873B (zh) 2022-11-04 2022-11-04 一种磁性生物质炭材料和铜冶炼酸性废水处理方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN115779873A true CN115779873A (zh) 2023-03-14
CN115779873B CN115779873B (zh) 2024-09-10

Family

ID=85435533

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202211376300.0A Active CN115779873B (zh) 2022-11-04 2022-11-04 一种磁性生物质炭材料和铜冶炼酸性废水处理方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115779873B (zh)

Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070090057A1 (en) * 2005-09-13 2007-04-26 John Burckle Process for the purification of acidic metal-bearing waste waters to permissable discharge levels with recovery of marketable metal products
CN102600799A (zh) * 2012-03-23 2012-07-25 上海大学 利用互花米草基生物炭治理含铜废水的方法
CN103923735A (zh) * 2014-05-04 2014-07-16 天津理工大学 一种利用生物质废弃物再生废机油的方法
CN106145448A (zh) * 2016-08-12 2016-11-23 曹蕊 一种污水处理工艺及其设备
CN106277647A (zh) * 2016-09-28 2017-01-04 大冶有色金属有限责任公司 采矿冶炼行业重金属废水深度处理的工艺方法
CN106824068A (zh) * 2017-01-11 2017-06-13 湖南师范大学 一种竹源多孔生物质炭燃油高选择性吸附脱硫剂
CN107930596A (zh) * 2017-11-29 2018-04-20 烟台大学 一种改性磁性生物质炭吸附材料及其制备方法
CN108793481A (zh) * 2018-07-13 2018-11-13 中国矿业大学 一种含Cu2+/Pb2+和硫酸的冶炼废水与印染废水混合处理方法
CN108793482A (zh) * 2018-07-13 2018-11-13 中国矿业大学 一种含Cu2+和硫酸的冶炼废水与印染废水联合处理工艺
CN108970580A (zh) * 2018-07-26 2018-12-11 江苏省环境科学研究院 一种轻稀土磁性复合活化生物炭及其制备方法与应用
CN110479026A (zh) * 2019-07-29 2019-11-22 昆明理工大学 一种原位制备用于处理含砷废水的硫化氢的方法及系统
CN111137938A (zh) * 2018-11-02 2020-05-12 天津大学 一种利用磁性生物质炭去除废水中重金属镉的方法及其应用
CN111318256A (zh) * 2020-03-06 2020-06-23 浙江农林大学暨阳学院 一种核桃壳生物质炭的制备方法及其对金属铜离子的吸附方法
CN111825260A (zh) * 2020-05-22 2020-10-27 西北矿冶研究院 调控碳纳米管从废水中选择性吸附Cu2+、Pb2+、Zn2+的方法
CN114653337A (zh) * 2021-12-07 2022-06-24 昆明理工大学 一种大麻杆芯残渣基多孔生物炭的制备方法及应用

Patent Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070090057A1 (en) * 2005-09-13 2007-04-26 John Burckle Process for the purification of acidic metal-bearing waste waters to permissable discharge levels with recovery of marketable metal products
CN102600799A (zh) * 2012-03-23 2012-07-25 上海大学 利用互花米草基生物炭治理含铜废水的方法
CN103923735A (zh) * 2014-05-04 2014-07-16 天津理工大学 一种利用生物质废弃物再生废机油的方法
CN106145448A (zh) * 2016-08-12 2016-11-23 曹蕊 一种污水处理工艺及其设备
CN106277647A (zh) * 2016-09-28 2017-01-04 大冶有色金属有限责任公司 采矿冶炼行业重金属废水深度处理的工艺方法
CN106824068A (zh) * 2017-01-11 2017-06-13 湖南师范大学 一种竹源多孔生物质炭燃油高选择性吸附脱硫剂
CN107930596A (zh) * 2017-11-29 2018-04-20 烟台大学 一种改性磁性生物质炭吸附材料及其制备方法
CN108793481A (zh) * 2018-07-13 2018-11-13 中国矿业大学 一种含Cu2+/Pb2+和硫酸的冶炼废水与印染废水混合处理方法
CN108793482A (zh) * 2018-07-13 2018-11-13 中国矿业大学 一种含Cu2+和硫酸的冶炼废水与印染废水联合处理工艺
CN108970580A (zh) * 2018-07-26 2018-12-11 江苏省环境科学研究院 一种轻稀土磁性复合活化生物炭及其制备方法与应用
CN111137938A (zh) * 2018-11-02 2020-05-12 天津大学 一种利用磁性生物质炭去除废水中重金属镉的方法及其应用
CN110479026A (zh) * 2019-07-29 2019-11-22 昆明理工大学 一种原位制备用于处理含砷废水的硫化氢的方法及系统
CN111318256A (zh) * 2020-03-06 2020-06-23 浙江农林大学暨阳学院 一种核桃壳生物质炭的制备方法及其对金属铜离子的吸附方法
CN111825260A (zh) * 2020-05-22 2020-10-27 西北矿冶研究院 调控碳纳米管从废水中选择性吸附Cu2+、Pb2+、Zn2+的方法
CN114653337A (zh) * 2021-12-07 2022-06-24 昆明理工大学 一种大麻杆芯残渣基多孔生物炭的制备方法及应用

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
LAHORI, AH等: "Stabilization of toxic metals in three contaminated soils by residual impact of lime integrated with biochar and clays", 《JOURNAL OF SOILS AND SEDIMENTS》, 29 February 2020 (2020-02-29), pages 734 - 744 *
李俞良等: "从含金铜精矿中回收金铜试验研究", 《湿法冶金》, pages 13 - 15 *
李景心: "改性生物炭去除水中镉、砷污染的实验研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库》, pages 027 - 1727 *
胡钰倩;余训民;孙家寿;: "冶炼废水无害化和资源化的研究", 武汉工程大学学报, no. 02, pages 34 - 37 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN115779873B (zh) 2024-09-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110272085B (zh) 一种改性蓝藻生物炭复合材料及在处理电镀废水中的应用
AU2020101505A4 (en) Method for Preparing Magnetically-Responsive Aminated Cellulose-Based Material for Adsorption of Heavy Metals and Application Method Thereof
CN110813239A (zh) 一种生物炭负载镧掺杂铁氧化物的制备方法
CN102580743B (zh) 一种用金矿尾矿矿渣制备氧化催化剂的方法及制备的氧化催化剂和应用
CN110627250A (zh) 一种处理EDTA-Cu废水的高级氧化-调碱沉淀联用方法
CN110652964A (zh) 一种磁性铁基生物炭复合材料、制备方法及应用
CN110801814A (zh) 一种磁性氨基核桃壳生物炭新型吸附剂的制备方法
CN111871374A (zh) 一种磁性生物炭的制备方法及其应用
CN110280215A (zh) 一种纳米银-笋壳生物炭复合材料的制备方法及应用
CN112007644B (zh) 基于盐模板法回收芬顿污泥制备二维Fe/Fe3O4光催化剂的方法
CN111871370A (zh) 一种针对土壤重金属钝化的C-O-Fe生物炭制备方法
CN111252875A (zh) 一种含重金属废水的处理工艺
CN102755892A (zh) 钴矿冶炼矿渣制备高级氧化催化剂的方法及应用
Wang et al. Utilizing different types of biomass materials to modify steel slag for the preparation of composite materials used in the adsorption and solidification of Pb in solutions and soil
CN115779873B (zh) 一种磁性生物质炭材料和铜冶炼酸性废水处理方法
CN114316994B (zh) 一种重金属修复药剂及其制备方法与应用
CN114887587B (zh) 一种利用锂矿废渣为原料制备的废水中重金属多孔吸附剂及其制备方法
CN114984929B (zh) 一种乙二胺树脂载零价铁纳米复合材料、其制备方法和在同步还原捕集水中六价铬中的应用
CN110575812A (zh) 一种陶土/软锰矿高效除磷的环保吸附材料及制备方法
CN113184921B (zh) 基于含镍污泥的ldh基复合材料及其制备方法
CN114618434A (zh) 一种去除水体中Cd2+的生物炭负载零价铁材料的制备方法及其应用
CN111001389A (zh) 用于去除水中重金属的可再生纳米零价铁负载的废白土基活性炭的制备及使用方法
CN101956069A (zh) 一种在硫酸溶液中用污泥还原浸出软锰矿中锰的方法
CN205420000U (zh) 一种化学镀镍废水处理装置
CN115430698B (zh) 一种利用磁改性生物炭去除污染土壤重金属的方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant