[发明专利]一种分离固废中的重金属组分的方法

说明书

技术领域

本发明涉及重金属污染物中重金属组分的去除或分离方法，可用于重金属污染物的无害化及资源化处理，属于环保技术领域。

背景技术

城市污泥、河道污泥、冶金矿渣、垃圾焚烧炉灰渣、电镀污泥、线路板废水处理污泥等固废均含有不同含量和成分的重金属，如不对其进行无害化及资源化处理，不但会造成重金属污染，而且还会浪费重金属资源。随着工业发展速度的不断加快，各种重金属废弃物的产生量也会不断增加，这对环境安全提出了越来越大的挑战，对土壤和水环境的保护构成了不断加剧的威胁。因此，重金属废弃物的有效处理问题越来越得到全社会的关注。

固废中重金属的去除方法包括有机酸和无机酸的浸取，螯合剂的螯合，生物淋滤，电动修复和超临界流体萃取等技术。在这些技术中，加酸浸取去除法以处理操作过程简易、环境风险小以及大规模应用可行性高等优势而备受关注。但加酸浸取去除法，能量转换效率较低、浸取效果较差、酸用量较多等问题，直接影响了重金属的浸取。

发明内容

本发明的目的在于建立一种高效率、低能耗的超声和水力空化耦合协同浸取重金属的方法，有效解决重金属污染物中重金属组分的去除或分离问题。解决的方法是通过脉冲超声波和水力空化的耦合，以获得高效率的空化作用，用来强化重金属离子的浸取过程。脉冲超声波由于其产生较少的降低空化强度的微气泡簇，因而比连续超声波产生更强的空化作用和能量转换效率。因此，将脉冲超声波同水力空化耦合，可以得到更好的空化效果。而通过调整超声波脉冲参数以及水力空化参数、水力射流和超声波发射源的相对位置，则可以达到超声波和水力空化两种机制的最佳耦合效果。另一方面，通过对固废的预处理，将其同水混合成较均匀的浆料，并通过振动筛对浆料进行筛选，减少浆料中固体颗粒的大小，也可以促进空化作用对浸取过程的强化，达到理想的浸取效果。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种分离固废中的重金属组分的方法，包括如下步骤：

(1)固废制浆：先将固废放入制浆釜并加入水充分搅拌得到固液充分混合的浆料；

(2)浆料筛选：将混合好的浆料通过400～600目振动筛筛选；

(3)预浸取：将筛选出的细料分成两部分，第一部分细料在充分搅拌的情况下，加入过量的酸，得到高酸度浆料，然后再在充分搅拌的情况下，将第二部分细料逐渐加入高酸度浆料中，并加入氧化剂；

(4)空化浸取：控制浆料在脉冲超声波和水力空化条件下，空化处理5～30分钟后，物料中的重金属大部分浸取入液相，完成重金属组分的分离。

所述水力空化采用水力空化机构，水力空化机构为孔板、文丘里管、液哨中的一种或几种的组合。

所述组合的种类和数目、方式根据物料的性质、所含重金属的种类及含量、处理的要求进行选择。

所述的脉冲超声波发生源置于水力空化机构下游。

所述脉冲超声波发生源与相应孔板的距离根据物料的性质、所含重金属的种类及含量、处理的要求进行选择。

所述水力空化机构的进出口压力、物料在空化反应器的累积停留时间的控制参数根据物料的性质、所含重金属的种类及含量、处理的要求进行选择。

所述超声波的脉冲周期、占空比、频率及功率的控制参数根据物料的性质、所含重金属的种类及含量、处理的要求进行选择。

由于空化作用可以产生局部的高速微喷射流，固体颗粒表面在这种高速微喷射流的冲击下发生活化，在这种活化的固体表面上，固液相的反应过程被加速，因此，空化作用可以较高程度的强化重金属的浸取过程，因而可以在较低的酸度下得到较好的浸取效果，减低酸的用量，并有利于其后处理过程。超声波和水力空化均可以产生空化作用，超声波产生的空化作用强度较高，但产生空化作用的能耗较高，能量效率低，且空化作用的空间范围小，难于规模化。而水力空化能量效率较高，作用空间范围大，容易规模化，但空化作用强度较低，不易产生较好的作用效果。因此，将两种空化产生方式结合起来，发挥其协同作用，可以得到高效率、低能耗的空化效果。同时，对超声波的调制模式、水力空化的产生方式、两者的结合方式进行优化，以产生最佳的协同作用。

本发明相对于现有技术具有如下特点：能量转换效率高、浸取效果好、酸用量少、浸取后物料含酸量低、容易进行后处理等，很适合于对重金属污染物的进行无害化及资源化处理。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步具体详细描述，但本发明的实施方式不限于此，对于未特别注明的工艺参数，可参照常规技术进行。

实施例1