專利名稱：超聲波活化浸取分離重金屬污泥中各金屬組分的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域，涉及重金屬污泥中不同金屬組分的分離方法，具體涉及超聲波活化浸取分離重金屬污泥中各金屬組分的方法，該方法可用于重金屬污泥的資源化處理。
背景技術(shù)：
重金屬污泥是一些工業(yè)企業(yè)廢水處理產(chǎn)生的一種污泥，是一種污染較大的工業(yè)廢棄物，其成分為各種重金屬氫氧化物沉淀或碳酸鹽沉淀的混合物，如不對其進(jìn)行資源化處理，必然造成環(huán)境污染和資源浪費(fèi)。目前國內(nèi)大多數(shù)從事重金屬污泥處理的廠家采用的工藝可分為火法和濕法兩種。前一種方法造成較大的二次污染，且資源化不徹底。后一種方法是先將污泥用酸完全溶解，然后再采用氨浸或分步沉淀或萃取的方法進(jìn)行分離，采用這種工藝如果要取得較好的資源化、無害化效果，將付出較高的處理成本，并且也容易產(chǎn)生二次污染，因而其經(jīng)濟(jì)效益和社會效益受到限制。因此有必要建立一套處理成本低、處理量大、處理工藝簡單、杜絕二次污染的的重金屬污泥的資源化處理工藝，而重金屬污泥的資源化、無害化的處理技術(shù)的核心在于污泥中不同金屬組分的分離，建立一個(gè)先進(jìn)的重金屬污泥中不同金屬組分的分離方法，可以大大提高重金屬污泥的資源化處理、無害化處理的效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提出有效解決上述重金屬污泥不同金屬組分的分離問題，提供一種處理成本低、處理量大、處理工藝簡單、避免二次污染的重金屬污泥的資源化處理工藝。
本發(fā)明的原理是通過超聲波提供分子活化的能量，一方面可以強(qiáng)化重金屬離子的酸浸溶解過程，另一方面可以加快膠體粒子的聚沉過程過程，減少固相組分對液相離子的吸附，這樣可以利用不同金屬氫氧化物或碳酸鹽承擔(dān)的溶度積不同，因而其溶解所需的pH值也不同，通過制漿以后，污泥和水已經(jīng)充分混合，固相以微粒狀態(tài)分散于液相當(dāng)中，此時(shí)在超聲波作用下加入稀酸進(jìn)行分步酸浸，可使污泥中不同的金屬組分進(jìn)入不同的pH值的浸取液中以達(dá)到分離或初步分離的目，這樣不但能在較低的成本下達(dá)到了較好的分離效果，而且還能夠減少能耗，并實(shí)現(xiàn)零排放的目標(biāo)。
本發(fā)明的目的通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)超聲波活化浸取分離重金屬污泥中各金屬組分的方法，包括如下步驟和工藝條件(1)污泥制漿先將污泥加入制漿釜并加入水使其總含水量達(dá)到90％，充分?jǐn)嚢?.5～1小時(shí)，再將其用濃漿泵抽至浸取釜中得到固液充分混合的泥漿。
(2)超聲波活化酸浸在超聲波作用和充分?jǐn)嚢璧臈l件下，加入20～40％的稀酸，控制一定的終點(diǎn)pH值浸取，首先使污泥中最容易被酸浸的金屬組分進(jìn)入浸取液，然后通過壓濾機(jī)進(jìn)行固液分離，得到的浸取液通過常規(guī)純化后濃縮即可得到金屬鹽產(chǎn)品。
(3)多次制漿酸浸壓濾得到的固相不斷重復(fù)上述兩步，控制不同的終點(diǎn)pH值使污泥中不同的金屬組分進(jìn)入不同的pH值的浸取液中以達(dá)到分離或初步分離的目，分離后的含不同組分的各次浸取液通過常規(guī)純化后濃縮即可得到不同的金屬鹽產(chǎn)品。
本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)具有如下特點(diǎn)采用分離方法建立的重金屬污泥的資源化處理工藝具有處理成本低、處理效果好、資源回收利用率高、不產(chǎn)生二次污染等特點(diǎn)，很適合于對重金屬污泥的資源化處理。
具體實(shí)施例方式
為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但本發(fā)明要求保護(hù)的范圍并不局限于實(shí)施例表示的范圍。
實(shí)施例1某線路板廠的廢棄污泥，其中含銅量為4％，含鐵量為5％，含錫量為1％，含水量為70％。其處理工藝如下1、先將污泥加入制漿釜并加入水使其總含水量達(dá)到90％，充分?jǐn)嚢璋胄r(shí)，再將其用濃漿泵抽至浸取釜中得到固液充分混合的泥漿。
2、在聲頻為20kHz、功率為2.5kw/m3的超聲波輻射條件下，充分?jǐn)嚢?，逐漸加入40-60％的稀硫酸進(jìn)行溶解，控制pH值為1.5-2，反應(yīng)時(shí)間為2-3小時(shí)。
3、用壓濾機(jī)進(jìn)行固液分離。
4、將固液分離后的液相進(jìn)行濃縮，結(jié)晶出粗品硫酸銅，再重結(jié)晶得到產(chǎn)品硫酸銅。
5、將固液分離后的固相在聲頻為20kHz、功率為1.5kw/m3的超聲波輻射條件下，逐漸加入30％的鹽酸，充分?jǐn)嚢柽M(jìn)行溶解，控制pH值為0.5-1，反應(yīng)時(shí)間為1小時(shí)。
6、用壓濾機(jī)進(jìn)行固液分離，所得液相即為液體三氯化鐵產(chǎn)品，可返回線路板廠作為混凝劑使用。
7、將固液分離后的固相加水進(jìn)行制漿，然后在聲頻為20kHz、功率為2kw/m3的超聲波輻射條件下，充分?jǐn)嚢?，逐漸加入30％燒堿溶液進(jìn)行溶解，控制pH值為13-14，反應(yīng)時(shí)間為2小時(shí)。
8、用壓濾機(jī)進(jìn)行固液分離，去除少量固體雜質(zhì)，所得液相濃縮后即得錫酸鈉產(chǎn)品。
實(shí)施例2某電鍍廠的廢棄污泥，其中含鎳量為2.1％，含銅量為1.5％，含鋅量為1.4％，含鐵量為2.5％，含鉻量為3.0％，含水量為60％。其處理工藝如下1、先將污泥加入制漿釜并加入水使其總含水量達(dá)到90％，充分?jǐn)嚢?小時(shí)，再將其用濃漿泵抽至浸取釜中得到固液充分混合的泥漿。
2、在聲頻為20kHz、功率為2.5kw/m3的超聲波輻射條件下，充分?jǐn)嚢?，逐漸加入40-60％的稀硫酸進(jìn)行溶解，控制pH值為3-3.5，反應(yīng)時(shí)間為2-3小時(shí)，鎳和鋅離子溶解于液相，銅、鉻(三價(jià))、鐵(三價(jià))留在固相。
3、用壓濾機(jī)進(jìn)行固液分離。
4、將固液分離后的液相通過三相萃取分離純化，濃縮后分別得到硫酸鎳和硫酸鋅產(chǎn)品。
5、將固液分離后的固相在聲頻為20kHz、功率為2.5kw/m3的超聲波輻射條件下，充分?jǐn)嚢瑁饾u加入40-60％的稀硫酸進(jìn)行溶解，控制pH值為2-2.5，反應(yīng)時(shí)間為2-3小時(shí)，銅溶解于液相，鉻(三價(jià))、鐵(三價(jià))留在固相。
6、用壓濾機(jī)進(jìn)行固液分離。
7、將固液分離后的液相通過晶型沉淀法進(jìn)行純化，濃縮后得到硫酸銅產(chǎn)品。
8、將固液分離后的固相加水進(jìn)行制漿，然后在聲頻為20kHz、功率為2kw/m3的超聲波輻射條件下，充分?jǐn)嚢?，逐漸加入27％的雙氧水和50％燒堿溶液進(jìn)行溶解，控制pH值為13-14，反應(yīng)時(shí)間為2小時(shí)，三價(jià)鉻轉(zhuǎn)化為六價(jià)溶解于液相中、鐵(三價(jià))留在固相。
9、用壓濾機(jī)進(jìn)行固液分離，所得液相濃縮后即得重鉻酸鈉產(chǎn)品。
10、將固液分離后的固相加入鹽酸溶解即為液體三氯化鐵溶液，通過簡單處理后可返回電鍍廠作為混凝劑使用。
實(shí)施例3某濕法煉鋅廠的浸取渣，其中含鋅量為11％，含鐵量為16％，含水量為40％。其處理工藝如下1、先將浸取渣加入制漿釜并加入水使其總含水量達(dá)到90％，充分?jǐn)嚢?0分鐘，再將其用濃漿泵抽至浸取釜中得到固液充分混合的泥漿。
2、在聲頻為20kHz、功率為2.5kw/m3的超聲波輻射條件下，充分?jǐn)嚢?，逐漸加入40-60％的稀硫酸進(jìn)行溶解，控制pH值為3-3.5，反應(yīng)時(shí)間為2-3小時(shí)，鋅離子溶解于液相，鐵(三價(jià))留在固相。
3、用壓濾機(jī)進(jìn)行固液分離。
4、將固液分離后的液相通過硫化物沉淀銅、鉛后，再將pH值調(diào)至4.5并進(jìn)入雙氧水使鐵完全沉淀。
5、用壓濾機(jī)進(jìn)行固液分離，得到的液相濃縮后可得硫酸鋅產(chǎn)品。
6、將固液分離后的固相加入鹽酸溶解即為液體三氯化鐵溶液，通過簡單處理后可作為廢水處理的混凝劑使用。
如上所述，即可較好實(shí)施本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.超聲波活化浸取分離重金屬污泥中各金屬組分的方法，其特征在于包括如下步驟和工藝條件(1)污泥制漿先將污泥加入制漿釜并加入水使其總含水量達(dá)到90％，充分?jǐn)嚢?.5～1小時(shí)，再將其用濃漿泵抽至浸取釜中，得到固液充分混合的泥漿；(2)超聲波活化酸浸在超聲波作用和充分?jǐn)嚢璧臈l件下，加入20～40％的稀酸，控制一定的終點(diǎn)pH值浸取，首先使污泥中最容易被酸浸的金屬組分進(jìn)入浸取液，然后通過壓濾機(jī)進(jìn)行固液分離，得到的浸取液通過常規(guī)純化后濃縮即可得到金屬鹽產(chǎn)品；(3)多次制漿酸浸壓濾得到的固相不斷重復(fù)上述兩步，控制不同的終點(diǎn)pH值使污泥中不同的金屬組分進(jìn)入不同的pH值的浸取液中以達(dá)到分離或初步分離的目，分離后的含不同組分的各次浸取液通過常規(guī)純化后濃縮即可得到不同的金屬鹽產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波活化浸取分離重金屬污泥中各金屬組分的方法，其特征是所述的制漿和酸浸過程都是在帶機(jī)械攪拌的反應(yīng)釜中進(jìn)行的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波活化浸取分離重金屬污泥中各金屬組分的方法，其特征是所述的酸浸反應(yīng)的時(shí)間為1～3小時(shí)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波活化浸取分離重金屬污泥中各金屬組分的方法，其特征是所述的浸取酸選自硫酸、硝酸、鹽酸、醋酸或氫氟酸。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超聲波活化浸取分離重金屬污泥中各金屬組分的方法，其特征是浸取反應(yīng)釜的底部裝有超聲波發(fā)生器，超聲波發(fā)生器頻率為20～40KHz，功率為1.5～4kw/m3。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種超聲波活化浸取分離重金屬污泥中各金屬組分的方法.可用于重金屬污泥的資源化處理，屬于環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域。該方法是先將污泥通過加水至總含水量達(dá)到90％、攪拌0.5～1小時(shí)、濃漿泵抽取進(jìn)行制漿，然后在超聲波作用和充分?jǐn)嚢璧臈l件下，加入20～40％的稀酸并控制不同的終點(diǎn)pH值進(jìn)行分步酸浸，使污泥中不同的金屬組分進(jìn)入不同的pH值的浸取液中以達(dá)到分離或初步分離的目，分離后的含不同組分的各浸取液通過常規(guī)純化后濃縮即可得到不同的金屬鹽產(chǎn)品。本分離方法具有分離成本低、分離效果好、不產(chǎn)生二次污染、污泥能夠完全回收利用等特點(diǎn)，很適合于對重金屬污泥的資源化處理。
文檔編號C22B3/22GK1962899SQ20061012367
公開日2007年5月16日 申請日期2006年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月21日
發(fā)明者謝逢春 申請人:華南理工大學(xué)