[发明专利]一种纳米零价铁去除危险废弃物焚烧飞灰中重金属的方法

说明书

技术领域

本发明属于环境保护中危险固体废弃物污染控制技术领域，具体涉及一种纳米零价铁去除危险废弃物焚烧飞灰中重金属的方法。

背景技术

医疗垃圾和城市生活垃圾焚烧后将分别产生3%-5%的飞灰和30%-40%的底灰。由于焚烧飞灰中总含有大量的可溶性重金属，具有浸出毒性，因此被列入到我国的《国家危险废弃物名录》。近年来研究发现，固体废弃物焚烧飞灰中除了含有大量的重金属铜和锌外，还含有铅、镉、铬和汞等。这些固体废弃物如果处理不当，对环境会造成严重的二次污染。目前，我国主要的固体废弃物焚烧飞灰处理技术有：水泥固化法和化学提取法等，然而这些方法不能彻底有效地解决焚烧飞灰中重金属污染的问题。

纳米零价铁（nZVI）是指粒径在1-100nm之间、比表面积为10-70m²/g的Fe⁰粒子，由于其比表面积较大，反应活性较强，在去除水中一些重金属离子的过程中纳米零价铁显示了优越的修复性能。目前国内外一些学者采用纳米零价铁修复水环境的研究主要包括：有机卤化物的脱卤还原、燃料废水的还原脱色以及水中重金属离子的去除。对于去除水中重金属离子的研究，效果较好的重金属离子有：Ba²⁺、Zn²⁺、Cd²⁺、Co²⁺、Cu²⁺、Hg²⁺、Ni²⁺、Pb²⁺和Cr（VI），因此纳米零价铁在环境污染控制方面具有很好的应用前景。

对于焚烧飞灰资源化的利用，通常将其经过多级水洗进行脱毒，实际应用过程中成本较高，目前将纳米零价铁应用到去除固体废弃物焚烧飞灰中重金属的相关研究报道较少。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供了一种纳米零价铁去除危险废弃物焚烧飞灰中重金属的方法，该方法具有经济高效和便于回收重金属的特点，同时也减轻了固体废弃物焚烧飞灰对环境造成的二次污染。

本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案，一种纳米零价铁去除危险废弃物焚烧飞灰中重金属的方法，其特征在于具体步骤为：将危险废弃物焚烧飞灰与水混合均匀后加入纳米零价铁得到混合溶液，其中纳米零价铁的加入量为危险废弃物焚烧飞灰质量的5%-10%，然后通过冰醋酸调节混合溶液的pH为2-4，再将混合溶液于25℃震荡反应1-8h完成危险废弃物焚烧飞灰中重金属的去除，反应后的混合溶液经过磁力分选分离出飞灰残渣和纳米零价铁的重金属混合物，该纳米零价铁的重金属混合物回收再利用。

进一步优选，所述的危险废弃物焚烧飞灰与水的混合比例为每1g危险废弃物焚烧飞灰对应水的体积为20mL。

进一步优选，所述的危险废弃物焚烧飞灰为医学垃圾焚烧飞灰或城市生活垃圾焚烧飞灰。

进一步优选，所述的纳米零价铁制备方法的具体步骤为：将FeSO₄·7H₂O加入到无水乙醇/水反应体系中，再加入聚乙二醇作为分散剂，然后在氮气氛围下滴加NaBH₄溶液并持续搅拌混合溶液30min，最后分别用无氧水和无水乙醇洗涤三次，再于60℃真空干燥制得纳米零价铁。

进一步优选，所述的无水乙醇/水反应体系中无水乙醇与水的体积比为4:1。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

（1）传统危险废弃物焚烧飞灰的处理一般为固化填埋或需要进行多级水洗处理，并且处理效果不够理想，纳米零价铁去除焚烧飞灰中的重金属反应时间短且去除效果较好；

（2）纳米零价铁材料具有磁性特点，易于回收再利用，同时也降低了对环境的污染，是环境友好型材料；

（3）危险废弃物焚烧飞灰处理过后重金属的浸出毒性明显降低，更加有利于焚烧飞灰残渣的资源化利用。

附图说明

图1是本发明实施例1制得的纳米零价铁的XRD图谱；

图2是本发明实施例1制得的纳米零价铁的SEM图谱；

图3是本发明实施例2中使用的医疗垃圾焚烧飞灰的SEM图谱；

图4是本发明实施例3中纳米零价铁处理医疗垃圾焚烧飞灰震荡1h和8h后纳米零价铁吸附重金属量的对比柱状图。

具体实施方式

以下通过实施例对本发明的上述内容做进一步详细说明，但不应该将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例。凡基于本发明上述内容实现的技术均属于本发明的范围。

实施例1