CN116549908A - 一种用于湿磨洗脱垃圾焚烧飞灰中重金属的洗脱剂及洗脱方法 - Google Patents
一种用于湿磨洗脱垃圾焚烧飞灰中重金属的洗脱剂及洗脱方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种用于湿磨洗脱垃圾焚烧飞灰中重金属的洗脱剂以及洗脱方法，洗脱剂为柠檬酸、络合剂中的组合物，洗脱方法包括以下步骤：（1）配制洗脱溶剂；（2）将球磨材料、飞灰以及洗脱溶剂按照比例加入到球磨罐中；（3）装有物料的球磨罐转动运行，进行湿磨洗脱；（4）将湿磨后的混合物中的飞灰洗脱液与固体飞灰进行干湿分离，分离得到的溶液是含有重金属的飞灰洗脱液。该工艺使用洗脱剂对飞灰进行洗脱，在球磨的作用下，飞灰被研磨到几微米，其中的重金属更容易浸出，且球磨产生的机械力作用以及热效应使得飞灰中重金属反应更激烈，从而促进了重金属的脱除，为飞灰处置与重金属的回收利用开辟了新的方法。
Description
技术领域
本发明属于垃圾焚烧飞灰无害化处置技术领域，特别涉及一种用于湿磨洗脱垃圾焚烧飞灰中重金属的洗脱剂及洗脱方法。
背景技术
随着现代化的发展，垃圾产量逐年上升，从而导致垃圾焚烧的二次产物，垃圾焚烧飞灰的逐年增多，其含有大量的二恶英、重金属和可溶性氯盐被列为危废。目前主流的手段是二噁英通过低温热解去除，可溶性氯盐采用三级逆流水洗结合压滤的形式解决，而重金属的解决方法则主要是靠螯合填埋。
然而，近期的很多抽查检测发现，绝大多数的飞灰填埋并没有达到重金属浸出的标准，如何有效的解决垃圾焚烧飞灰重金属的浸出成为了急需解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于湿磨洗脱垃圾焚烧飞灰中重金属的洗脱剂及洗脱方法，该洗脱剂在湿磨洗脱中对飞灰中重金属的洗脱效果好，该方法低污染，操作方便，洗脱效果好。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
本发明的第一方面提供了一种用于湿磨洗脱垃圾焚烧飞灰中重金属的洗脱剂，所述洗脱剂为柠檬酸、络合剂的组合物，所述络合剂为乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸二钠盐中的一种。
进一步地，所述洗脱剂中柠檬酸与络合剂的摩尔比为（4-6）：1。
进一步地，所述洗脱剂为柠檬酸和络合剂的混合物。
本发明的第二方面提供了一种湿磨洗脱垃圾焚烧飞灰中重金属的方法，包括以下步骤：
（1）采用前文所述的洗脱剂溶于去离子水配制成洗脱溶剂；
（2）将球磨材料、飞灰以及洗脱溶剂按照球灰比为（8~12）：1，洗脱溶剂与飞灰的质量比为（2-4）：1的比例加入到球磨罐中；
（3）装有物料的球磨罐转动运行，进行湿磨洗脱；
（4）将湿磨后的混合物中的飞灰洗脱液与固体飞灰进行干湿分离，得到的溶液是含有重金属的飞灰洗脱液。
进一步地，步骤（2）中球磨材料为氧化锆磨球或者玛瑙磨球。
进一步地，步骤（3）中球磨罐的运行时间为0.5~2小时，球磨转速在300-600rpm。
进一步地，步骤（4）中干湿分离方法为抽滤、压滤或者离心。
进一步地，所述重金属包括Cr、Cu、Zn、Cd、Pb、Ni中的一种或多种。
本发明的有益效果是：
本发明提出了一种用于湿磨洗脱垃圾焚烧飞灰中重金属的洗脱剂，为柠檬酸、络合剂中的组合物，络合剂为乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸二钠盐中的一种；优选地，洗脱剂为柠檬酸和络合剂的混合物。重金属在不同pH值下的形态不同，能够被浸出，利用这一特性，我们选择合适的洗脱剂采用湿磨法对飞灰中的重金属进行洗脱。
湿磨法洗脱在球磨罐中进行，机械化学法产生的机械力的作用有利于洗脱剂与飞灰中的重金属反应，且球磨后的飞灰粒径更小，增加了飞灰的比表面积与孔隙，使被包裹的重金属可以释放到浸出液中，从而提高洗脱效率。且另一方面，在机械化学法中机械力的作用下，机械力会转化为热能，温度的升高也有利于洗脱反应的进行，使飞灰中的重金属转移到飞灰洗脱液中，从而实现飞灰的重金属脱毒与重金属的回收，为飞灰处置和资源化利用开辟了新道路。
本发明的方法操作便捷，是一种有效的飞灰重金属洗脱回收方法。
附图说明
图1为湿磨前后飞灰粒径的变化图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，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1
将去离子水以液固比3：1与飞灰混合后置于球磨罐中以300 rpm的公转速度和600rpm的自转速度，球灰比为10：1，球磨材料为氧化锆磨球，进行球磨1小时，将得到的混合物进行离心分离，分别得到固相和液相。
实施例2
将柠檬酸溶于去离子水，配制成浓度为0.5 mol/L的洗脱溶剂，洗脱溶剂与飞灰以液固比3：1混合后置于球磨罐中以300 rpm的公转速度和600 rpm的自转速度，球灰比为10：1，球磨材料为氧化锆磨球，进行球磨1小时，将得到的混合物进行离心分离，分别得到固相和液相。
实施例3
将乙二胺四乙酸二钠盐溶于去离子水，配制成浓度为0.1mol/L的洗脱溶剂，洗脱溶剂与飞灰以液固比3：1混合后置于球磨罐中以300 rpm的公转速度和600 rpm的自转速度，球灰比为10：1，球磨材料为氧化锆磨球，进行球磨1小时，将得到的混合物进行压滤分离，分别得到固相和液相。
实施例4
将柠檬酸和乙二胺四乙酸二钠盐溶于去离子水，配制浓度为柠檬酸0.5mol/L、乙二胺四乙酸二钠盐0.1mol/L的洗脱溶剂，洗脱溶剂与飞灰以液固比3：1的比例混合后置于球磨罐中以300 rpm的公转速度和600 rpm的自转速度，球灰比为10：1，球磨材料为玛瑙磨球，进行球磨1小时，将得到的混合物进行抽滤分离，分别得到固相和液相。
实施例5
将氢氧化钠溶于去离子水，配制成浓度为0.5 mol/L的洗脱溶剂，洗脱溶剂与飞灰以液固比3:1混合后置于球磨罐中以300 rpm的公转速度和600 rpm的自转速度，球灰比为10：1，球磨材料为玛瑙磨球，进行球磨1小时，将得到的混合物进行离心分离，分别得到固相和液相。
实施例6
将乙二胺四乙酸溶于去离子水，配制成浓度为0.5 mol/L的洗脱溶剂，洗脱溶剂与飞灰以液固比3：1混合后置于球磨罐中以300 rpm的公转速度和600 rpm的自转速度，球灰比为10：1，球磨材料为玛瑙磨球，进行球磨1小时，将得到的混合物进行离心分离，分别得到固相和液相。
实施例7
将柠檬酸和乙二胺四乙酸溶于去离子水，配制浓度为柠檬酸0.5mol/L、乙二胺四乙酸0.1mol/L的洗脱溶剂，洗脱溶剂与飞灰以液固比3：1的比例混合后置于球磨罐中以300rpm的公转速度和600 rpm的自转速度，球灰比为10：1，球磨材料为玛瑙磨球，进行球磨1小时，将得到的混合物进行抽滤分离，分别得到固相和液相。
对比例1
将去离子水与飞灰以液固比3：1放入烧杯中，置于磁力搅拌器中持续搅拌1 h，将溶液进行离心分离得到液相对比样。
对比例2
将浓度为柠檬酸0.5mol/L、乙二胺四乙酸二钠盐0.1mol/L的洗脱溶剂与飞灰以液固比3：1放入烧杯中，置于磁力搅拌器中持续搅拌1小时，将溶液进行离心分离得到液相对比样。
将实施例1-7以及对比例1和2所得到的液相，对其中的重金属含量进行检测，检测结果见表1；
表1不同工况的飞灰重金属洗脱效率
实施例组对球磨前后飞灰进行BET测试，测试结果平均值见图1和表2。
通过上表的对比结果可以看出，飞灰通过水洗的洗脱效率并不高，多数重金属的洗脱效果并不明显，仅为5%以下，但是经过机械化学法处置之后，重金属的洗脱效率有了明显的提升，一方面机械力的作用使飞灰中的重金属元素更易成为可溶态；另一方面机械化学法增强了飞灰的酸缓冲能力，使两性金属的重金属洗脱效果，如Zn和Pb有了大幅度的提升。
采用添加洗脱剂的球磨洗脱方法，结果显示洗脱效率有了超大幅度的提升，添加柠檬酸进行机械化学法的重金属的洗脱效果很好，但是对Pb的洗脱效果欠佳，而采用乙二胺四乙酸二钠盐和乙二胺四乙酸单独洗脱，对重金属的综合洗脱效果不如柠檬酸，但是对Pb的洗脱效果较好，综合考虑，我们试用柠檬酸和络合剂的组合形式作为添加剂进行机械化学法，结果显示柠檬酸和络合剂的混合形式处置重金属，洗脱效率高，使得飞灰中的绝大多数重金属都被脱除，与同工况下搅拌未球磨的重金属洗脱相比，飞灰中的Cr、Cu、Zn、Cd、Pb、Ni等重金属均有了大幅度的提升，优于目前大多数的重金属洗脱方法。
从图1看，飞灰在球磨后粒径变得更小，从表2可以看出，飞灰的比表面积、孔体积、孔径有了大幅度的提升，MCFA的比表面积从原始飞灰的19.85 m2/g增加到33.33 m2/g，增加了67.91%；而MCFA的孔体积和孔径分别从0.085 cm3/g、17.11 nm增长到了0.155 cm3/g、22.62 nm，提升了82.35%和32.20%，因此，相比其他机械搅拌方法，在球磨机湿磨的条件下，飞灰与洗脱剂更容易反应，进一步增加了飞灰中重金属的释放。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
Claims (8)
1.一种用于湿磨洗脱垃圾焚烧飞灰中重金属的洗脱剂，其特征在于：所述洗脱剂为柠檬酸、络合剂的组合物，所述络合剂为乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸二钠盐中的一种。
2.根据权利要求1所述的一种用于湿磨洗脱垃圾焚烧飞灰中重金属的洗脱剂，其特征在于：所述洗脱剂中柠檬酸和络合剂的摩尔比为（4-6）：1。
3.根据权利要求1所述的一种用于湿磨洗脱垃圾焚烧飞灰中重金属的洗脱剂，其特征在于：所述洗脱剂为柠檬酸和络合剂的混合物。
4.一种湿磨洗脱垃圾焚烧飞灰中重金属的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）采用权利要求1-3任一项所述的洗脱剂溶于去离子水配制成洗脱溶剂；
（2）将洗脱溶剂、飞灰以及球磨材料按照：洗脱溶剂与飞灰质量比（2-4）：1，球灰比（8~12）：1的比例加入到球磨罐中；
（3）装有物料的球磨罐转动运行，进行湿磨洗脱；
（4）将湿磨后的混合物中的飞灰洗脱液与固体飞灰进行干湿分离，得到的溶液为含有重金属的飞灰洗脱液。
5.根据权利要求4所述的一种湿磨洗脱垃圾焚烧飞灰中重金属的方法，其特征在于，步骤（2）中球磨材料为氧化锆磨球或者玛瑙磨球。
6.根据权利要求4所述的一种湿磨洗脱垃圾焚烧飞灰中重金属的方法，其特征在于：步骤（3）中球磨罐的运行时间为0.5~2小时，球磨转速在300-600rpm。
7.根据权利要求4所述的一种湿磨洗脱垃圾焚烧飞灰中重金属的方法，其特征在于：步骤（4）中干湿分离方法为抽滤、压滤或者离心。
8.根据权利要求4-7任一项所述的一种湿磨洗脱垃圾焚烧飞灰中重金属的方法，其特征在于，所述重金属包括Cr、Cu、Zn、Cd、Pb、Ni中的一种或多种。
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