一种酸浸联合生物吸附法动态分离回收冶金污泥中铜的方法

摘要

本发明涉及一种酸浸联合生物吸附法动态分离回收冶金污泥中铜的方法，包括以下步骤：在循环回流体系中，1)首先将酸液依次泵送经过冶金污泥和装有改性生物吸附剂的填充柱内形成一个铜离子同步浸出回收单元，得处理液和剩余的冶金污泥浸出体系；2)将步骤1)所得处理液再循环泵送至所得冶金污泥浸出体系中继续进行步骤1)所述铜离子同步浸出回收单元，进行循环处理，循环浸出完成后将吸附铜离子的生物吸附剂填充柱进行洗脱回收铜。本发明的有益效果是：采用酸浸联合生物吸附法对冶金污泥中的铜进行动态浸出和富集分离，实现了冶金污泥中铜的提取及分离回收。该方法操作简单，成本低，为冶金污泥中铜的无害化处理和资源化回收提供了一种新方法。

说明书

技术领域

本发明属于金属离子分离领域，具体涉及一种酸浸联合生物吸附法动态分离回收冶金污泥中铜的方法。

背景技术

冶金工业在生产过程中产生大量含铜及其它重金属的冶金污泥，这些污泥如不加处理任其堆放，不仅要占用场地，而且在自然条件下，污泥中的重金属将可能溶出再次进入水体或土坡污染环境。如何妥善地处理冶金污泥并将其作为一种新的资源加以有效利用，变废为宝，成为冶金和环保研究领域的重大课题。酸浸法能高效浸出冶金污泥中的重金属，实现冶金污泥的无害化，但同时会产生成分复杂含重金属的浸出液，浸出液中金属的分离回收方法包括吸附法、生物吸附法、化学沉淀法、离子交换法、膜分离法等，其中，生物吸附法以其原料丰富、廉价易得、无二次污染等广泛应用于金属离子吸附分离研究中。然而，未经处理的生物吸附剂对重金属离子吸附的选择性较差，抗干扰能力较弱，很难直接用于实际废水的处理中；并且，冶金污泥中的铜通常是先采用酸浸将铜浸出，浸出液调节pH除铁后再采用其他方法对铜离子进行分离回收，该法操作繁琐，费时，成本高。在本方法中，采用动态连续分离方法，在对铜浸出的同时实现其分离，显著降低了铜在浸出液中的浓度，提高了铜的浸出速度和浸取率。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种酸浸联合生物吸附法动态分离回收冶金污泥中铜的方法，该方法操作简单、成本低、效率高，为冶金污泥中铜的无害化处理和资源化回收提供了一种新方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种酸浸联合生物吸附法动态分离回收冶金污泥中铜的方法，包括如下步骤：在循环回流体系中，1)首先将酸液依次泵送经过冶金污泥(酸浸)和装有改性生物吸附剂的填充柱内形成一个铜离子同步浸出回收单元，得处理液和剩余的冶金污泥浸出体系；2)将步骤1)所得处理液再循环泵送至所得冶金污泥浸出体系中重复进行步骤1)所述铜离子同步浸出回收单元，进行循环处理，最后将吸附铜离子的生物吸附剂填充柱进行洗脱回收铜。

上述方案中，所述冶金污泥中铜离子的含量为0.1～5wt％。

上述方案中，所述酸液的浓度为0.5～2mol/L，冶金污泥与酸液的固液比为1:(10～30)g/mL。

优选的，所述酸液浓度为0.5～1mol/L。

上述方案中，所述酸为盐酸、硝酸、硫酸中的一种或几种所得混酸。

上述方案中，所述酸浸处理步骤的温度为室温。

上述方案中，所述动态分离回收冶金污泥中铜的总处理时间为0.5-2h。

优选的，所述动态分离回收冶金污泥中铜的总处理时间为0.8-1h。

上述方案中，所述酸液在冶金污泥和填充柱内的泵送速度为4～10mL/min。

上述方案中，所述改性生物吸附剂的制备方法为：将交联剂加入碱液I中混合均匀得混合液I，将有机胺加入碱液II中混合均匀得混合液II；将生物吸附剂干燥磨粉后加入混合液I中，加热至40～60℃保温反应30～120min，然后进行抽滤、洗涤，所得产物再加入混合液II中，于50～80℃下反应2～3h后进行抽滤、洗涤、干燥，即得所述改性生物吸附剂。

上述方案中，所述生物吸附剂为甘蔗渣或秸秆。

上述方案中，所述交联剂为环氧氯丙烷或戊二醛。

上述方案中，所述碱液I和碱液II为碳酸钠或氢氧化钠溶液。

上述方案中，所述有机胺为聚烯丙基胺盐酸盐。

上述方案中，所述生物吸附剂、交联剂和有机胺的质量比为1:(5～15):(0.5～1.5)。

上述方案中，所述生物吸附剂与含交联剂的碱液的固液比为1:(10～40)g/ml，生物吸附剂与含有机胺的碱液的固液比为1:(5～15)g/ml。

上述方案中，洗脱步骤采用的洗脱剂为乙二胺四乙酸二钠盐，浓度为：0.01～1mol L^-1。

上述方案中，所述循环回流体系包括圆底烧瓶、蠕动泵、带过滤头的塑料管、玻璃填充柱；冶金污泥置于圆底烧瓶中，处理液通过带过滤头的塑料管泵入装有改性生物吸附剂的填充柱后返回至圆底烧瓶中进行循环处理。

本发明采用酸浸联合生物吸附法对冶金污泥中的铜进行动态浸出和富集分离，采用联合的动态浸出方法可显著降低铜在浸出液中的浓度，提高铜的浸出速度和浸取率，在从冶金污泥中浸取铜离子的同时快速实现铜离子的选择性吸附分离及回收，可在短时间内实现冶金污泥中铜离子的高效分离。

本发明的有益效果是：本发明涉及的操作简单，且时间短(在0.5～2小时内即可实现冶金污泥中铜离子的高效分离)、成本低、回收率高，为冶金污泥中铜的无害化处理和资源化回收提供了一种新方法。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明不仅仅局限于下面的实施例。

以下实施例中，采用的冶金污泥取自湖北某冶炼厂，其中铜离子的含量为1wt％。

以下实施例中，采用的聚烯丙基胺盐酸盐的分子量为15000，由sigma试剂公司提供

实施例1

一种酸浸联合生物吸附法动态分离回收冶金污泥中铜的方法，包括以下步骤：

1)改性生物吸附剂的制备：将10.0g干燥磨粉后的甘蔗渣和125mL环氧氯丙烷加入225mL浓度为2.5mol/L的氢氧化钠中，于50℃下回流60min后抽滤、洗涤，所得的交联吸附剂再加入到含5.0g聚烯丙基胺盐酸盐的100mL碳酸钠溶液中(浓度10g/L)，在氮气氛围中加热至70℃下回流3h，抽滤、洗涤，真空干燥后得改性生物吸附剂备用；

2)冶金污泥中铜的浸出及分离：室温下，循环回流体系中，将150mL浓度为0.7mol/L的稀硝酸溶液以6.0mL/min的流速泵送经过10.0g经干燥、研磨的冶金污泥中，然后连续泵入(流速：6.0mL/min)装有5.0g改性生物吸附剂的填充柱内进行铜离子的选择性吸附分离，得处理液和剩余的冶金污泥浸出体系；

3)铜的回收：将步骤2)所得处理液以相同的流速再循环泵送至所得冶金污泥浸出体系中重复进行步骤2)所述铜离子同步浸出回收单元，处理50min后(从步骤1)开始计)，向填充柱内泵入0.5mol/L乙二胺四乙酸二钠溶液洗脱回收铜，计算得铜的回收率达96.7％。

实施例2

一种酸浸联合生物吸附法动态分离回收冶金污泥中铜的方法，包括以下步骤：

1)改性生物吸附剂的制备：将10.0g干燥磨粉后的稻杆和125mL环氧氯丙烷加入到225mL浓度为2.5mol/L的氢氧化钠中，于50℃下回流60min后抽滤、洗涤，所得的交联吸附剂再加入到含8.0g聚烯丙基胺盐酸盐的100mL碳酸钠溶液中(浓度10g/L)，在氮气氛围中加热至70℃下回流3h，抽滤、洗涤，真空干燥后得改性生物吸附剂；

2)冶金污泥中铜的浸出及分离：室温下，循环回流体系中，将150mL浓度为1.0mol/L的稀盐酸溶液以5.0mL/min的流速泵送经过10.0g经干燥、研磨的冶金污泥，然后连续泵入(流速：5.0mL/min)装有10.0g改性生物吸附剂的填充柱内进行铜离子的选择性吸附分离，得处理液和剩余的冶金污泥浸出体系；

3)铜的回收：将步骤2)所得处理液以相同的流速再循环泵送至所得冶金污泥浸出体系中重复进行步骤2)所述铜离子同步浸出回收单元，处理30min后(从步骤1)开始计)，向填充柱内泵入0.2mol/L乙二胺四乙酸二钠溶液洗脱回收铜，计算得铜回收率达95.3％。

实施例3

一种酸浸联合生物吸附法动态分离回收冶金污泥中铜的方法，包括以下步骤：

1)改性生物吸附剂的制备：将10.0g干燥磨粉后的玉米杆和125mL环氧氯丙烷加入到225mL浓度为2.5mol/L的氢氧化钠中，于50℃下回流60min后抽滤、洗涤，所得的交联吸附剂再加入到含10.0g聚烯丙基胺盐酸盐的100mL碳酸钠溶液中(浓度10g/L)，在氮气氛围中加热至60℃下回流3h，抽滤、洗涤，真空干燥后备用。

2)冶金污泥中铜的浸出及分离：室温下，循环回流体系中，将150mL浓度为0.5mol/L的稀硫酸溶液以7.0mL min^-1的流速泵送经过10.0g经干燥、研磨的冶金污泥中，然后连续泵入(流速：6.0mL/min)装有10.0g改性生物吸附剂的填充柱内进行铜离子的选择性吸附分离，得处理液和剩余的冶金污泥浸出体系；

3)铜的回收：将步骤2)所得处理液以相同的流速再循环泵送至所得冶金污泥浸出体系中重复进行步骤2)所述铜离子同步浸出回收单元，处理50min后(从步骤1)开始计)，向填充柱内泵入0.4mol/L乙二胺四乙酸二钠溶液洗脱回收铜，计算得铜的回收率达97.0％。

以上所述仅为本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，做出若干改进和变换，这些都属于本发明的保护范围。