一种从镍超富集植物中回收镍和能源物质的方法技术

本发明专利技术公开了一种从镍超富集植物中回收镍和能源物质的方法，是联合了机械破碎、真空热解分段冷凝、重金属的浸取和化学沉淀的方法，通过真空热解分段冷凝技术回收热解油和热解气等能源物质；热解残渣采用盐酸和硝酸混合溶液进行浸出；并采用碳酸钠沉淀剂使浸出液中的镍元素以碳酸镍的形式沉淀，最终过滤回收碳酸镍固体。本发明专利技术实现了镍超富集植物收获物的高值资源化回收，将镍超富集植物生物质转化为能源物质，回收了植物体内富含的镍元素，避免了镍超富集植物暴露到环境中对环境的危害，整个过程工艺简单，回收效率高，具有显著的经济效益和环境效益。

A method of recovering nickel and energy materials from nickel super enrichment plants

【技术实现步骤摘要】
一种从镍超富集植物中回收镍和能源物质的方法
本专利技术涉及固体废弃物资源化
，具体的，涉及一种从镍超富集植物中回收镍和能源物质的方法。
技术介绍
土壤作为人类赖以生存的根本，人类生存所需的绝大多数物质都来源于土壤，然而工业革命以来，大量的土壤遭受了污染，严重地威胁到人类的生活。土壤污染中重金属污染尤其突出，由于重金属不能被土壤中的微生物分解，易在土壤中积累，严重危害人体和土壤动植物的健康。重金属镍作为土壤污染的八大重金属之一，镍土壤污染的超标，阻滞植物生长，致使植物坏死，人体长期暴露在镍环境中，会导致皮肤溃烂甚至会诱发癌症。因此，目前也开发出来一些治理土壤重金属镍的污染的方法，其中，植物修复因为其环境友好，成本低，适合大范围应用而被广泛应用在土壤重金属镍污染的修复上。然而修复后的镍超富集植物由于自身富含镍元素，若处置不合理，也会成为富含重金属镍的危险废物。而另一方面，镍作为重金属，具有较高的回收价值，若能从镍超富集植物收获物中回收重金属镍，既能解决环境污染问题，还能带来一定的经济价值，兼具环境和经济效益。然而，目前针对镍超富集植物的绿色处理方法甚少，鲜有能达到镍超富集植物的全值绿色回收。镍超富集植物收获物通过植物自身的吸收作用，富集了大量的重金属镍，是一种较高品位的生物矿，若能得到相对成熟的回收处理，既避免了镍超富集植物收获物暴露在环境中对环境造成的污染，同时还能产生较高的经济效益。当然，在回收镍超富集植物收获物的同时，其方法应绿色安全高效，不能产生二次污染，并对镍超富集植物收获物进行全值资源化回收。文章《从超富集植物Berkheyacoddii中回收镍，2009，杨建广》提出了一种从超富集植物中回收镍的工艺，包括焚烧→湿法提取与净化→电化学沉积/化学沉淀法。但是该方法成本较高，通过该方法只能回收镍，对于超富集植物本身的大量生物质能源全部浪费，且焚烧过程中会产生大量的有毒有害气体。另外，专利CN106987722A将超富集植物收获物进行热解，将热解产生的热解炭经浸提液浸提重金属后与热解油一并进入流化床产生气化煤气，但热解产生的热解气未得到很好的处理和回收，造成了资源的浪费和环境的污染。专利CN106984628A通过热解、净化、电化学沉积和浸出等方法手段，分别回收超富集植物收获物热解后的燃气、生物油和金属，但是其工艺复杂，运行成本较高，很难产生较大的经济价值。专利CN109987973A采用焚烧的方式将超富集植物收获物芒萁烧成灰渣，制备成灰渣稀土微肥，但是焚烧过程中会产生大量的有毒有害气体，为得到妥善的处理，同时焚烧也是对芒萁本身生物质资源的浪费，在环境效益和经济效益上均存在不足。专利CN109794262A采用热解的方法把镉超富集植物收获物烧制成含镉生物炭，并利用硫化反应将含镉生物炭制备成碳负载硫化镉光催化材料，但未对热解过程生成的热解油和热解气进行回收，造成了资源的浪费，同时热解油气暴露到环境中会造成环境的污染，进而对人体造成危害。因此，亟需找到一种绿色、安全、高效、不产生二次污染，并对镍超富集植物进行全值资源化回收的方法。
技术实现思路
本专利技术针对目前镍超富集植物资源回收方法上的不足，提出了一种从镍超富集植物中回收镍和能源油气的方法，通过机械破碎、真空热解分段冷凝、重金属的浸取和化学沉淀等技术方法将镍超富集植物收获物以热解油、热解气和碳酸镍的形式分别回收。整个过程绿色高效，对镍超富集植物收获物进行了全值回收，具有一定的经济价值。因此，本专利技术的第一个目的是提供一种从镍超富集植物中回收镍和能源物质的方法。本专利技术的再一目的是提供上述方法在镍超富集植物资源化利用方面的应用。为实现上述目的，本专利技术是通过以下方案实现的：本专利技术提供一种从镍超富集植物(如布氏庭芥Alysumsbertooonii)中回收镍和能源物质的方法，是通过机械破碎、真空热解分段冷凝、重金属的浸取和化学沉淀，实现对镍超富集植物中镍和能源油气的回收。进一步地，上述方法包括如下步骤：S1.将镍超富集植物烘干，破碎处理，得到均匀的镍超富集植物粉末；S2.将镍超富集植物粉末置于真空热解分段冷凝装置中进行真空热解冷凝处理；S3.收集步骤S2得到的热解油、热解气和热解富镍残渣；S4.对步骤S3所述热解富镍残渣采用的盐酸和硝酸混合溶液进行浸取，得到含镍的酸性浸取液；S5.用碳酸钠调节含镍的酸性浸取液pH为6.30～6.50，搅拌均匀、静置得到碳酸镍沉淀；S6.将碳酸镍沉淀进行过滤，得到碳酸镍。本专利技术采用真空热解技术对镍超富集植物进行热解，再分段冷凝回收热解产物，将镍超富集植物收获物自身生物质转化热解油和热解气等能源物质进行资源化回收。同时，富镍残渣采用盐酸和硝酸混合溶液进行浸出，浸出后的溶液通过添加碳酸钠固体将镍元素转化为碳酸镍的形式回收。整个工艺联合了真空热解冷凝、重金属的酸性浸出和化学沉淀的方法，回收了热解油、热解气等能源物质，并提取了镍超富集植物收获物体内的镍元素，实现了高值资源化，整个过程绿色高效，在镍超富集植物资源化领域方面具有重要的应用价值。优选地，所述真空热解分段冷凝装置为三段真空热解冷凝装置，第一段为热解区，第二段和第三段为冷凝区，将热解过程和冷凝过程合并到同一装置中进行，高效节能。优选地，所述第一段热解温度为500～600℃，升温速率为20～30℃/min，保留时间为30～45min；第二段冷凝温度为150～180℃；第三段冷凝温度为50～80℃。最优选地，所述第一段热解温度为600℃，升温速率为30℃/min，保留时间为30min；第二段冷凝温度为160℃；第三段冷凝温度为60℃。优选地，所述真空热解分段冷凝装置的真空度为10～100Pa。最优选地，所述真空热解分段冷凝装置的真空度为10Pa。优选地，步骤S4所述盐酸和硝酸混合溶液与富镍残渣比为3～4：1。最优选地，步骤S4所述盐酸和硝酸混合溶液与富镍残渣比为3：1。优选地，所述盐酸和硝酸的浓度为2～3mol/L。最优选地，所述盐酸浓度为3mol/L；所述硝酸的浓度为2mol/L。优选地，所述盐酸和硝酸体积比为2～4：1。最优选地，所述盐酸和硝酸体积比为3：1。优选地，步骤S4所述浸取温度为90～110℃，浸取时间为3～4h。最优选地，步骤S4所述浸取温度为100℃，浸取时间为3h。优选地，步骤S5所述搅拌速度为80～120r/min，搅拌时间为20～40min。最优选地，步骤S5所述搅拌速度为100r/min，搅拌时间为30min。优选地，所述静置时间为10～15min。最优选地，所述静置时间为10min。本专利技术还提供了上述方法在镍超富集植物资源化利用方面的应用。具体地，所述镍超富集植物资源化是指从超富集植物中回收镍和/或能源油气。另外，作为一种可选择的具体方案，所述真空热解分段冷凝装置的结构如下:由真空热解冷凝系统、抽真空系统和热本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种从镍超富集植物中回收镍和能源物质的方法，其特征在于，是通过机械破碎、真空热解分段冷凝、重金属的浸取和化学沉淀，实现对镍超富集植物中镍和能源油气的回收。/n

【技术特征摘要】
1.一种从镍超富集植物中回收镍和能源物质的方法，其特征在于，是通过机械破碎、真空热解分段冷凝、重金属的浸取和化学沉淀，实现对镍超富集植物中镍和能源油气的回收。


2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1.将镍超富集植物烘干，破碎处理，得到均匀的镍超富集植物粉末；
S2.将镍超富集植物粉末置于真空热解分段冷凝装置中进行真空热解冷凝处理；
S3.分别收集步骤S2得到的热解油、热解气和热解富镍残渣；
S4.对步骤S3所述热解富镍残渣采用盐酸和硝酸混合溶液进行浸取，得到含镍的酸性浸取液；
S5.用碳酸钠调节含镍的酸性浸取液pH为6.30～6.50，搅拌均匀、静置得到碳酸镍沉淀；
S6.将碳酸镍沉淀进行过滤，得到碳酸镍。


3.根据权利要求2所述方法，其特征在于，所述真空热解分段冷凝装置为三段真空热解冷凝装置，第一段为热解区，第二段和第三段为冷凝区。


4.根据权利要求3所述方法，其特征在于，所述第一段热解温...

【专利技术属性】
技术研发人员：仇荣亮，秦保家，刘文深，汤叶涛，何尔凯，阮菊俊，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：广东;44