CN117660766A - 污泥中重金属萃取回收方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种污泥中重金属萃取回收方法及系统，属于电镀污泥处理技术领域。本发明利用生物淋滤法将多种重金属溶入到淋滤液中，先通过沉淀法回收铁，然后将多孔沸石和多级反萃相结合回收铜、锌、铅、镉，可以大大降低淋滤液中各种杂质的影响。具体地，先借助多孔沸石吸附铜、锌、铅、镉，接着利用将铜、锌、镉从多孔沸石中溶出到有机相中，此时，有机相富含铜、锌、镉，而多孔沸石富含铅，然后利用多级反萃法将有机相中的镉、锌、铜分别回收，利用醋酸铵洗涤多孔沸石，进一步固液分离得醋酸铅溶液，由此完成重金属污泥中铁、铜、锌、铅、镉重金属元素的分离回收。
Description
技术领域
本发明涉及电镀污泥处理技术领域，尤其涉及一种污泥中重金属萃取回收方法及系统。
背景技术
电镀污泥通常含有种类繁多的重金属元素，例如铁、铜、锌、铅、镉等，容易对环境、生物造成伤害，不能直接排放到环境中，而且还容易造成资源浪费，因此，需要对电镀污泥中的重金属元素进行去除或回收。在相关领域中，通过生物淋滤法可以将大部分重金属溶出到淋滤液中，但是，淋滤液中不仅富含各种重金属，同时还含有各种杂质，而且如何分离并回收生物淋滤液中的各种重金属，并提高重金属的回收纯度是一个难题。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种污泥中重金属萃取回收方法及系统，解决难以从重金属污泥中分离回收多种类重金属的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供一种污泥中重金属萃取回收方法，包括以下步骤：
S10：通过生物淋滤法对重金属污泥进行淋滤得到滤渣和淋滤液A，所述淋滤液A富含以下重金属元素：铁、铜、锌、铅、镉；
S20：在所述淋滤液A中添加氧化剂，调节溶液pH值至1.0～1.5，然后加热并加入硫酸钠，得到黄钠铁矾沉淀和淋滤液B，从所述黄钠铁矾中提取铁，所述淋滤液B中富含以下重金属元素：铜、锌、铅、镉；
S30：将多孔沸石加入所述淋滤液B中，所述多孔沸石吸附铜、锌、铅、镉，然后过滤得到淋滤液C和富含重金属元素铜、锌、铅、镉的多孔沸石；
S40：将S30中富含重金属元素铜、锌、铅、镉的多孔沸石浸泡到1-(2-羟基-5-壬苯基)乙酮肟和双(2,4,4-三甲基戊基)膦酸的混合液中，得到富含重金属元素铜、锌、镉的有机相，分离所述富含重金属元素铜、锌、镉的有机相和多孔沸石，所述分离得到的多孔沸石富含重金属元素铅；
S50：用不同浓度的硫酸反萃剂按照镉、锌、铜的顺序对S50的有机相进行选择性多级反萃，分别得到富含重金属元素镉、锌、铜的反萃液；
S60：用醋酸铵洗脱S40分离得到富含重金属元素铅的多孔沸石中的铅，得到醋酸铅洗涤液，从所述醋酸铅洗涤液中回收铅。
在本发明的一些实施例中，所述多孔沸石的粒径范围为1.5mm～2mm。
在本发明的一些实施例中，所述多孔沸石的孔径为0.5nm～1nm。
在本发明的一些实施例中，所述多孔沸石的孔隙率为70％～80％。
在本发明的一些实施例中，在S20步骤中，所述的氧化剂包括氧气和双氧水中的至少一种。
在本发明的一些实施例中，在S20步骤中，所述反应温度为85℃～95℃。
在本发明的一些实施例中，在S50步骤中，所述1-(2-羟基-5-壬苯基)乙酮肟和双(2,4,4-三甲基戊基)膦酸的摩尔比为2:1～4:1。
在本发明的一些实施例中，在S50步骤中，所述铜的反萃级数为2～10级；和/或，所述锌的反萃级数为4～10级；和/或，所述镉的反萃级数为4～10级。
在本发明的一些实施例中，在S50步骤中，所述反萃的温度为25℃～35℃；
和/或，在S60步骤中，所述醋酸铵的质量浓度为15％～20％。
本发明还提供一种污泥中重金属萃取回收系统，所述污泥中重金属萃取回收系统包括生物淋滤池、铁回收池、吸附池、浸出池、铅回收池、多级反萃池、铜回收池、锌回收池、镉回收池。
本发明所能实现的有益效果
本发明利用生物淋滤法将多种重金属元素溶入到淋滤液中，先通过沉淀法回收铁，然后将多孔沸石和多级反萃法相结合回收铜、锌、铅、镉，可以大大降低淋滤液中各种杂质的影响。具体地，先借助多孔沸石吸附铜、锌、铅、镉，接着利用1-(2-羟基-5-壬苯基)乙酮肟和双(2,4,4-三甲基戊基)膦酸将铜、锌、镉从多孔沸石中溶出到有机相中，此时，有机相富含铜、锌、镉，而多孔沸石富含铅，然后利用多级反萃法将有机相中的镉、锌、铜分别回收，利用醋酸铵洗涤多孔沸石，进一步固液分离得到含铅洗涤液，即醋酸铅溶液，从醋酸铅溶液中回收铅，由此完成重金属污泥中铁、铜、锌、铅、镉的分离回收。
本发明对污泥中重金属的萃取回收方法，可以降低淋滤液中各种杂质对回收的影响，有利于提高各种重金属的回收纯度和回收率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单的介绍，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示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明一实施例污泥中重金属萃取回收系统的示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
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的一部分实施例，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作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。
在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
本发明提供一种污泥中重金属萃取回收方法，包括以下步骤：
S10：通过生物淋滤法对重金属污泥进行淋滤得到滤渣和淋滤液A，所述淋滤液A富含以下重金属元素：铁、铜、锌、铅、镉；
S20：在所述淋滤液A中添加氧化剂，调节溶液pH值至1.0～1.5，然后加热并加入硫酸钠，得到黄钠铁矾沉淀和淋滤液B，从所述黄钠铁矾中提取铁，所述淋滤液B中富含以下重金属元素：铜、锌、铅、镉；
S30：将多孔沸石加入所述淋滤液B中，所述多孔沸石吸附铜、锌、铅、镉，然后过滤得到淋滤液C和富含重金属元素铜、锌、铅、镉的多孔沸石；
S40：将S30中富含重金属元素铜、锌、铅、镉的多孔沸石浸泡到1-(2-羟基-5-壬苯基)乙酮肟和双(2,4,4-三甲基戊基)膦酸的混合液中，得到富含重金属元素铜、锌、镉的有机相，分离所述富含重金属元素铜、锌、镉的有机相和多孔沸石，所述分离得到的多孔沸石富含重金属元素铅；
S50：用不同浓度的硫酸反萃剂按照镉、锌、铜的顺序对S50的有机相进行选择性多级反萃，分别得到富含重金属元素镉、锌、铜的反萃液；
S60：用醋酸铵洗脱S40分离得到富含重金属元素铅的多孔沸石中的铅，得到醋酸铅洗涤液，从所述醋酸铅洗涤液中回收铅。
本发明利用生物淋滤法将多种重金属元素大部分溶入到淋滤液A中，然后通过沉淀法先分离铁，得到富含铜、锌、铅、镉的淋滤液B，但是，淋滤液B中除了以上目标重金属铜、锌、铅、镉，还富含其他的杂质，因此，本申请借助对重金属具有吸附作用的多孔沸石对滤液B进行吸附，后续再对多孔沸石中的重金属进行浸出处理完成各种重金属的分离。具体地，多孔沸石具有硅氧格架，在内部形成了很多孔径均匀的孔道和内表面很大的空穴，对铜、锌、铅、镉具有很强的吸附性，由此可以将以上重金属和淋滤液中的其他杂质进行分离。接着，利用1-(2-羟基-5-壬苯基)乙酮肟和双(2,4,4-三甲基戊基)膦酸的混合液浸泡多孔沸石，将多孔沸石中的铜、锌、镉溶出到有机相中，借助分级反萃法将溶出到有机相中的铜、锌和镉进行依次分离，而经过1-(2-羟基-5-壬苯基)乙酮肟和双(2,4,4-三甲基戊基)膦酸浸泡的多孔沸石还富含铅，此时可以滤出富含铅的多孔沸石，然后利用醋酸铵洗脱多孔沸石中的铅元素，并反应生成可溶性的醋酸铅。由此完成重金属污泥中的多种重金属元素铜、锌、铅、镉、铁的分离回收，而且能大大提高以上重金属元素的回收纯度和回收率。
在S10步骤中，通过生物淋滤法对重金属污泥进行淋滤得到滤渣和滤液，生物淋滤包括以下步骤：将重金属污泥、表面活性剂和淋滤剂置于生物淋滤池中进行淋滤反应直至pH降低到2.5以下，将重金属溶出到水相；所述淋滤剂包括嗜酸性硫杆菌和底物，所述底物包括单质硫粉和硫酸亚铁。
在本发明中，嗜酸性硫杆菌通过其分泌的胞外多聚物(EPS)直接吸附在污泥重金属硫化物的表面，通过细胞内特有的氧化酶系统直接氧化金属硫化物，生成可溶性的硫酸盐，将重金属溶入水相中，再对水相中的重金属元素进行处理，由此可以完成对重金属污泥的无害化处理。
电镀污泥通常为胶体状，不利于嗜酸性硫杆菌、底物单质硫粉和硫酸亚铁的分散，这将影响淋滤效果，导致重金属的溶出率偏低，或导致淋滤时间过长。在本实施例中，将重金属污泥、表面活性剂和淋滤剂混合后再进行淋滤反应，可以减弱重金属污泥的胶体属性，有利于使嗜酸性硫杆菌和底物的分散，增大嗜酸性硫杆菌和底物在重金属污泥中的悬浮性和分散性，缓解单质硫粉和硫酸亚铁作为底物加入到重金属污泥中，容易发生沉降和团聚，不易于嗜酸性硫杆菌对硫单质的氧化利用的问题，提高嗜酸性硫杆菌对硫单质的氧化利用，提高底物的氧化利用率，加强了对重金属污泥中各种重金属元素的溶出。
在一些实施例中，表面活性剂包括吐温80，利用表面活性剂改善重金属污泥的胶体属性，增强淋滤剂在重金属污泥中的分散效果，同时也能加强底物的分散性，增大底物在重金属污泥中的悬浮性和分散性，提高嗜酸性硫杆菌对底物的氧化利用率，促进污泥中重金属的溶出。
在一些实施例中，以重金属污泥的体积为基准，表面活性剂的添加量为5g/L～15g/L。
在一些实施例中，所述嗜酸性硫杆菌包括嗜酸氧化亚铁硫杆菌和氧化硫硫杆菌中的至少一种。所述嗜酸氧化亚铁硫杆菌和氧化硫硫杆菌在酸性可以直接将金属硫化物氧化成可溶解的硫酸盐而将重金属滤出。
在本发明中，底物为单质硫粉和硫酸亚铁的混合物，由此可以提高重金属污泥的酸化速度，加快铁、铜、锌、铅、镉等重金属元素的溶出。
在一些实施例中，所述单质硫粉的添加量为(5g～10g)/L。
在一些实施例中，所述硫酸亚铁的添加量为(30g～50g)/L。
在一些实施例中，淋滤剂中还含有磷酸和过氧化氢。在本实施例中，通过在淋滤剂中添加磷酸和过氧化氢，可以提高重金属污泥的氧化还原电位，当重金属污泥的氧化还原电位升高，有利于将金属硫化物氧化成硫酸盐溶解出来，进一步提高重金属的沥滤效果和沥滤效率，缩短淋滤反应的时间。此外，还可以利用磷酸和过氧化氢破坏重金属污泥中的胞外聚合物和微生物细胞，从而加速重金属污泥中有机结合态的重金属的溶出。
在一些实施例中，所述磷酸的添加量为(5g～8g)/L；和/或，所述过氧化氢的添加量为(8ml～15ml)/L。
在一些实施例中，嗜酸性硫杆菌通过以下方法培养得到：以所述固含量在6％以下的重金属污泥作为材料，添加所述底物，进行一次富集培养，至所述底物消耗完全得到嗜酸性硫杆菌，将所述嗜酸性硫杆菌作为菌种添加到另一以所述固含量在6％以下的重金属污泥中，并添加所述底物，进行二次富集培养；所述富集培养进行至少三次，得到pH在2.5以下的高浓度的嗜酸性硫杆菌。本发明方法通过对土著重金属污泥的培养驯化，获得生物淋滤培养物，无需添加纯种硫细菌或进行复杂的土著硫细菌筛选和纯培养，大大的减少了处理成本，降低了操作难度。而且，以固含量在6％以下的重金属污泥来培养土著硫细菌，有利于底物的分散，有利于快速培养到高浓度的嗜酸性硫杆菌。
在一些实施例中，淋滤反应的温度为25℃～35℃，在以上淋滤反应温度条件下，有利于各种重金属元素的溶出。
在一些实施例中，淋滤反应时间为1d至5d，可以是1d、2d、3d、4d、5d，有利于将大部分的重金属元素溶出到水相中，提高重金属的溶出率。
在本发明中，将重金属溶到水相后，还可以对水相处理，收集水相中的重金属。
在一些实施例中，可以在水相中加入金属盐凝聚剂得到絮凝物，金属盐凝聚剂包括无机高分子混凝剂，所述无机高分子混凝剂包括聚合硫酸铁。
聚合硫酸铁是一种性能优越的无机高分子混凝剂，广泛应用于饮用水、工业用水、各种工业废水、城市污水、污泥脱水等的净化处理，但是聚合硫酸铁具有易于水解的缺点，凝聚-絮凝效果较差，絮凝架桥能力较低，而且其在淤泥中遇水容易水解，不稳定，进一步的降低聚合硫酸铁的絮凝效果。
在一些实施例中，以所述水相的体积为基准，所述金属盐凝聚剂的添加量为(5mg～150mg)/L，可以是5mg/L、10mg/L、15mg/L、20mg/L、25mg/L、30mg/L、35mg/L、40mg/L、50mg/L、60mg/L、70mg/L、80mg/L、100mg/L、120mg/L、130mg/L、140mg/L、150mg/L等。
在一些实施例中，在添加金属盐凝聚剂的步骤中，还添加了稳定剂，稳定剂包括了皂苷类化合物，皂苷类化合物可以解决聚合硫酸铁在水中进一步水解不稳定的问题，可以大大的提高复合絮凝剂的絮凝效果，有利于将水相中的重金属絮凝析出。
在一些实施例中，皂苷类化合物包括皂苷素。
在一些实施例中，金属盐凝聚剂和皂苷类化合物的质量比为100:(3～10)，可以试试100:3、100:5、100:8、100:10。
在S20步骤中，在淋滤液A中添加氧化剂，氧化剂将淋滤液A中的二价铁离子都氧化成三价铁离子，然后在pH值为1.0～1.5和加入的条件下加入硫酸钠，析出浅黄色的黄钠铁帆。本发明通过S20步骤的沉淀法提取淋滤液A中的铁元素，不仅能大量回收铁元素，还不易对淋滤液A中的其他元素造成影响，能有效提高污泥中铁元素的回收率和回收纯度。
在S20步骤的一些实施例中，在85℃～95℃条件下加入硫酸钠，如此能促进硫酸钠和溶液中的三价铁离子的反应生成黄钠铁帆。
在S20步骤的一些实施例中，氧化剂包括氧气，以上氧化剂易于将淋滤液A中的二价铁离子氧化成三价铁离子，使铁元素和硫酸钠反应生成黄钠铁帆，同时还不易对淋滤液A中的其他重金属元素造成影响，有利于提高污泥中铁元素的回收率和回收纯度。
在本发明中，完成了淋滤液中铁元素的分离回收后，淋滤液中除了目标重金属元素，还包含很多杂质，因此本发明将多孔沸石和多级反萃法相结合，将铅元素以及可以通过多级反萃法进行分离的铜、锌、镉吸附过来，和淋滤液中的杂质分离，接着用1-(2-羟基-5-壬苯基)乙酮肟和双(2,4,4-三甲基戊基)膦酸的混合液将多孔沸石吸附过来的铜、锌和镉溶出到有机相中，分离有机相和多孔沸石，然后利用多级反萃法分离铜、锌、镉，并用醋酸铵洗出多孔沸石中的铅形成可溶性的醋酸铅，由此完成重金属元素铁、铜、锌、铅和镉的分离回收。
在一些实施例中，多孔沸石的粒径范围为1.5mm～2mm，例如，可以是1.5mm、1.6mm、1.7mm、1.8mm、1.9mm、2mm等1.5mm～2mm范围中的任意一个值。多孔沸石粒径在以上范围条件下，有利于吸附大量的重金属元素。
在一些实施例中，多孔沸石的孔径为0.5nm～1nm，可以是0.5nm、0.6nm、0.7nm、0.8nm、0.9nm、1nm等0.5nm～1nm范围中的任意一个值。具有以上孔径范围的多孔沸石，多孔沸石具有较大的内表面，有利于促进对重金属元素的吸附。
在一些实施例中，多孔沸石的孔隙率为70％～80％，可以是70％、72％、75％、76％、78％、79％、80％等70％～80％范围中的任意一个值。在以上孔隙率范围条件下，具有以上孔径范围的多孔沸石，多孔沸石具有较大的内表面，有利于促进对重金属元素的吸附，同时，也因为孔隙率较大，还有利于重金属吸附后的解吸附，有利于提高重金属的回收率。
在S40步骤中，将S30步骤中富含铜、锌、铅、镉的多孔沸石浸泡到1-(2-羟基-5-壬苯基)乙酮肟和双(2,4,4-三甲基戊基)膦酸的混合液中后，可以将铜、锌、镉溶出萃取到有机相中，分离有机相和多孔沸石，则得到富含铜、锌、镉的有机相，以及富含铅的多孔沸石，再进一步对有机相中的铜、锌、镉进行多级萃取，对多孔沸石中的铅进行溶出，即可以完成各种重金属的提取，而且不易被淋滤液中的其他杂质影响。
在S40步骤的一些实施例中，所述1-(2-羟基-5-壬苯基)乙酮肟和双(2,4,4-三甲基戊基)膦酸的摩尔比为2:1～4:1，例如，可以是2:1、2.5：1、3:1、3.5:1、4:1等2:1～4:1范围中的任意一个比值。在以上的摩尔比条件下，有利于将多孔沸石中大部分的铜、锌、镉溶出到有机相中。
在S40步骤中，1-(2-羟基-5-壬苯基)乙酮肟和双(2,4,4-三甲基戊基)膦酸混合溶液的添加量以浸没多孔沸石为好，这样有利于铜、锌、镉的溶出。
在S40步骤中，1-(2-羟基-5-壬苯基)乙酮肟和双(2,4,4-三甲基戊基)膦酸混合溶液对多孔沸石的浸泡时间为1d～3d，其间可以更换1-(2-羟基-5-壬苯基)乙酮肟和双(2,4,4-三甲基戊基)膦酸混合溶液，进行多次重复浸提，收集有机相。在一些实施例中，重复浸提的次数在2次或以上。
在S40中，用各不同高浓度的硫酸反萃剂按照镉、锌、铜的顺序对S40的有机相进行选择性多级反萃，分别得到富含镉、锌、铜的反萃液。在一些实施例中，铜的反萃级数为2～10级；和/或，锌的反萃级数为4～10级；和/或，镉的反萃级数为4～10级。例如，镉的反萃级数可以是4级、5级、6级、7级、8级、9级、10级等；和/或，锌的反萃级数可以是4级、5级、6级、7级、8级、9级、10级等；和/或，铜的反萃级数可以是2级、3级、4级、5级、6级、7级、8级、9级、10级等。
在S50的一些实施例中，镉的反萃平衡pH控制为2.80～3.20，硫酸反萃剂的质量浓度为4～8g/L，反萃相比控制在1:1～5:1。
在S50的一些实施例中，锌的反萃平衡pH控制为1.30～1.60，硫酸反萃剂的质量浓度为10～15g/L，反萃相比控制在1:1～5:1。
在S50的一些实施例中，铜的反萃平衡pH控制为1.30～1.60，硫酸反萃剂的质量浓度为80～160g/L，反萃相比控制在1:1～15:1。
在一些实施例中，S60步骤对铜、镉、锌的反萃都在25℃～35℃的温度条件下进行，可以是25℃、26℃、27℃、28℃、29℃、30℃、31℃、32℃、33℃、34℃、35℃等25℃～35℃范围中的任意一个值。
在S60步骤中，用醋酸铵可以将孔沸石中的铅元素洗脱，并反应生成醋酸铅溶液，通过过滤将醋酸铅溶液和多孔沸石分离，从醋酸铅溶液中回收铅。
在一些实施例中，醋酸铵的质量浓度为15％、16％、17％、18％、19％、20％等15％～20％范围中的任意一个值，由此可以促进多孔沸石中铅元素的洗脱。
本发明还提供一种污泥中重金属萃取回收系统，该回收系统至少包括了生物淋滤池、铁回收池、吸附池、浸出池、铅回收池、多级反萃池、铜回收池、锌回收池、镉回收池。
在本发明的回收系统中，生物淋滤池对重金属污泥进行淋滤，将大部分重金属溶出到淋滤液A中，淋滤液A中富含重金属元素铁、铜、锌、铅、镉。
将淋滤液A收集到铁回收池中，利用沉淀法对淋滤液A进行处理得到黄钠铁帆沉淀，在铁回收池中收集了铁元素，并过滤得到富含铜、锌、铅、镉的淋滤液B，淋滤液B中富含铜、锌、铅、镉。
将淋滤液B引入含有多孔沸石的吸附池中，利用多孔沸石吸附淋滤液B中的铜、锌、铅、镉，然后固液分离收集富含铜、锌、铅、镉的多孔沸石，过滤掉淋滤液中的大部分杂质。
将多孔沸石置于浸出池中，添加1-(2-羟基-5-壬苯基)乙酮肟和双(2,4,4-三甲基戊基)膦酸混合液浸出多孔沸石中的铜、锌、镉，得到富含铜、锌、镉的有机相，将该有机相和多孔沸石分离，分离得到的多孔沸石富含铅。在浸出池中，完成了铜、锌、镉和铅的分离。
将有机相收集到多级反萃池中，借助分级反萃法将有机相中的铜、锌和镉进行分离。
而分离得到富含铅的多孔沸石，则可以在铅回收池中，利用醋酸铵将多孔沸石中的铅溶出反应形成醋酸铅溶液，然后过滤收集醋酸铅溶液，从醋酸铅溶液中回收铅。至此，完成了污泥中重金属铁、铜、锌、铅和镉的分离回收。
以下结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步详细说明，应当理解，以下具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明从惠州金茂源环保科技有限公司的电镀厂中收集5份电镀污泥作为样品，分别通过实施例1至实施例5的回收方法对5组电镀污泥中的重金属元素铁、铜、锌、铅、镉进行分离回收。
以下实施例1至实施例5所选用的多孔沸石的粒径范围为1.5mm～2mm，孔径范围为0.5nm～1nm，孔隙率为70％～80％。
实施例1
本实施例对上述电镀污泥样品中的铁、铜、锌、铅、镉进行分离回收，步骤如下：
S10：在生物淋滤池中，利用生物淋滤法对电镀污泥进行淋滤得到滤渣和淋滤液A，淋滤步骤包括：
S11：取电镀污泥作为材料，添加单质硫粉和硫酸亚铁作为底物，进行一次富集培养，至底物消耗完全得到嗜酸氧化亚铁硫杆菌，将嗜酸氧化亚铁硫杆菌作为菌种添加到另一电镀污泥泥中，并继续添加上述底物，进行二次富集培养；如此重复富集培养三次，得到pH在2.5以下的高浓度的嗜酸氧化亚铁硫杆菌接种液；
S12：将待处理的电镀污泥和S11中的嗜酸性硫杆菌接种液混合置于生物淋滤池中，并按照每升电镀污泥添加5g的单质硫粉、30g的硫酸亚铁，5g～15g的吐温80，5g～8g的磷酸和8ml～15ml的过氧化氢，混合均匀，在25℃～35℃条件下进行生物淋滤至pH降低到2.5以下，持续淋滤3d至5d，将重金属污泥中的重金属溶出到水相中，水相为淋滤液A。
S20：将步骤S10中的淋滤液A收集到铁回收池中，在铁回收池中通入氧气作为氧化剂，调节溶液pH值至1.0～1.5，然后加热到85℃～95℃，加入硫酸钠，搅拌充分反应得到黄钠铁矾沉淀和淋滤液B，分离淋滤液B和黄钠铁帆，淋滤液B中富含铜、锌、铅、镉。
S30：收集淋滤液B到具有多孔沸石的吸附池中，淋滤液B完全浸没多孔沸石，并超出多孔沸石高度的二分之一以上，浸泡3d～5d天，中途翻动1～3次多孔沸石，然后过滤得到吸附了铜、锌、铅、镉的多孔沸石和淋滤液C。
S40：将S30富含铜、锌、铅、镉的多孔沸石置于浸出池中，按照1-(2-羟基-5-壬苯基)乙酮肟和双(2,4,4-三甲基戊基)膦酸摩尔比2:1来配制混合液，将混合液加入到浸出池中，该混合液完全浸没多孔沸石，并超出多孔沸石高度的二分之一以上，浸泡24h，中途搅拌一次，得到富含铜、锌、镉的有机相和富含铅的多孔沸石，分离有机相和多孔沸石。
S50：收集S40的有机相到多级反萃池，用不同浓度的硫酸反萃剂按照镉、锌、铜的顺序对S40的有机相进行选择性多级反萃，分别得到富含镉、锌、铜的反萃液。
其中，对镉的反萃步骤如下：在镉回收池中将有机相和硫酸反萃剂混合，在恒温30℃条件下进行搅拌，待萃取反应达到平衡后，将两相混合物静置分相，反萃条件如下：相比(O/A)为5：1，反萃平衡pH为4.00，硫酸反萃剂的质量浓度为2g/L，混合反应时间为30min，搅拌速率为500rpm，静置分相时间为10min。
对锌的反萃步骤如下：在锌回收池中将完成镉反萃后的有机相和硫酸反萃剂混合，在恒温30℃的条件下进行搅拌，待萃取反应达到平衡后，将两相混合物静置分相。反萃条件如下：相比(O/A)为1∶1，硫酸反萃剂的浓度为15g/L，反萃平衡pH为1.50，混合反应时间为30min，搅拌速率为500rpm，静置分相时间10min。
对铜的反萃步骤如下：在铜回收池中将完成镉和锌的反萃后的有机相和硫酸反萃剂混合，在恒温30℃条件下进行搅拌，待萃取反应达到平衡后，将两相混合物静置分相，反萃条件如下：相比(O/A)为10∶1，硫酸反萃剂的浓度为180g/L，混合反应时间为30min，搅拌速率为400rpm，静置分相时间为10min。
S60：收集S50的多孔沸石到铅回收池，添加质量浓度为15％的醋酸铵，并使醋酸铵浸没多孔沸石，在25℃～30℃下反应10h，中途搅拌3～5次，利用醋酸铵洗脱多孔沸石中的铅，得到醋酸铅洗涤液，过滤收集该醋酸铅洗涤液，并从中回收铅。
实施例2
实施例2参照实施例1对电镀污泥中的重金属元素铁、铜、锌、铅、镉进行分离回收，不同的是，实施例2步骤S40中1-(2-羟基-5-壬苯基)乙酮肟和双(2,4,4-三甲基戊基)膦酸摩尔比为4:1。
实施例3
实施例3参照实施例1对电镀污泥中的重金属元素铁、铜、锌、铅、镉进行分离回收，不同的是，实施例3步骤S40中1-(2-羟基-5-壬苯基)乙酮肟和双(2,4,4-三甲基戊基)膦酸摩尔比为3:1。
实施例4
实施例4参照实施例1对电镀污泥中的重金属元素铁、铜、锌、铅、镉进行分离回收，不同的是，实施例4步骤S60中，醋酸铵的质量浓度为18％。
实施例5
实施例5参照实施例1对电镀污泥中的重金属元素铁、铜、锌、铅、镉进行分离回收，不同的是，实施例5步骤S60中，醋酸铵的质量浓度为20％。
性能测试
测定实施例1至实施例5对铁、铜、锌、铅、镉的回收率，结果见表1。
表1
| 实验组 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 |
| 铁 | 90.2％ | 91.1％ | 91.5％ | 90.8％ | 91.4％ |
| 铜 | 91.6％ | 91.5％ | 90.4％ | 91.1％ | 91.7％ |
| 锌 | 86.4％ | 84.5％ | 83.7％ | 87.4％ | 84.9％ |
| 铅 | 85.2％ | 88.7％ | 87.1％ | 87.7％ | 88.5％ |
| 镉 | 87.6％ | 86.5％ | 87.6％ | 85.7％ | 87.9％ |
由实施例1至实施例5和表1可以知道，通过本发明的萃取回收方法可以将污泥中的重金属铁、铜、锌、铅和镉进行回收分离，而且回收率较高。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种污泥中重金属萃取回收方法，其特征在于，包括以下步骤：
S10：通过生物淋滤法对重金属污泥进行淋滤得到滤渣和淋滤液A，所述淋滤液A富含以下重金属元素：铁、铜、锌、铅、镉；
S20：在所述淋滤液A中添加氧化剂，调节溶液pH值至1.0～1.5，然后加热并加入硫酸钠，得到黄钠铁矾沉淀和淋滤液B，从所述黄钠铁矾中提取铁，所述淋滤液B中富含以下重金属元素：铜、锌、铅、镉；
S30：将多孔沸石加入所述淋滤液B中，所述多孔沸石吸附铜、锌、铅、镉，然后过滤得到淋滤液C和富含重金属元素铜、锌、铅、镉的多孔沸石；
S40：将S30中富含重金属元素铜、锌、铅、镉的多孔沸石浸泡到1-(2-羟基-5-壬苯基)乙酮肟和双(2,4,4-三甲基戊基)膦酸的混合液中，得到富含重金属元素铜、锌、镉的有机相，分离所述富含重金属元素铜、锌、镉的有机相和多孔沸石，所述分离得到的多孔沸石富含重金属元素铅；
S50：用不同浓度的硫酸反萃剂按照镉、锌、铜的顺序对S50的有机相进行选择性多级反萃，分别得到富含重金属元素镉、锌、铜的反萃液；
S60：用醋酸铵洗脱S40分离得到富含重金属元素铅的多孔沸石中的铅，得到醋酸铅洗涤液，从所述醋酸铅洗涤液中回收铅。
2.根据权利要求1所述污泥中重金属萃取回收方法，其特征在于，所述多孔沸石的粒径范围为1.5mm～2mm。
3.根据权利要求1所述污泥中重金属萃取回收方法，其特征在于，所述多孔沸石的孔径为0.5nm～1nm。
4.根据权利要求1所述污泥中重金属萃取回收方法，其特征在于，所述多孔沸石的孔隙率为70％～80％。
5.根据权利要求1所述污泥中重金属萃取回收方法，其特征在于，在S20步骤中，所述的氧化剂包括氧气和双氧水中的至少一种。
6.根据权利要求1所述污泥中重金属萃取回收方法，其特征在于，在S20步骤中，所述反应温度为85℃～95℃。
7.根据权利要求1所述污泥中重金属萃取回收方法，其特征在于，在S50步骤中，所述1-(2-羟基-5-壬苯基)乙酮肟和双(2,4,4-三甲基戊基)膦酸的摩尔比为2:1～4:1。
8.根据权利要求1所述污泥中重金属萃取回收方法，其特征在于，在S50步骤中，所述铜的反萃级数为2～10级；和/或，所述锌的反萃级数为4～10级；和/或，所述镉的反萃级数为4～10级。
9.根据权利要求1所述污泥中重金属萃取回收方法，其特征在于，在S50步骤中，所述反萃的温度为25℃～35℃；
和/或，在S60步骤中，所述醋酸铵的质量浓度为15％～20％。
10.一种污泥中重金属萃取回收系统，其特征在于，所述污泥中重金属萃取回收系统包括生物淋滤池、铁回收池、吸附池、浸出池、铅回收池、多级反萃池、铜回收池、锌回收池、镉回收池。
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