一种利用城市生活垃圾焚烧飞灰制备氢氧化钠和氢氧化钾的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用城市生活垃圾焚烧飞灰制备氢氧化钠和氢氧化钾的方法，包括以下步骤：(1)将水与城市生活垃圾焚烧飞灰混合，得到待处理飞灰浆；(2)将待处理飞灰浆倒入电动反应槽的样品处置区，进行电动处置；(3)将阴极电解液从电动反应槽的阴极室排出，通过微孔滤膜过滤，得到初始阴极电解液；(4)将初始阴极电解液倒入低温等离子体反应器中，进行低温等离子体照射，得到活化阴极液；(5)将活化阴极液通过纳滤膜过滤，得到净化活化阴极液，真空烘干，研磨，得到氢氧化钠和氢氧化钾。本发明专利技术通过联用电驱动与低温等离子体照射技术回收垃圾焚烧中的钠、钾元素，制备高价产物氢氧化钠和氢氧化钾，并实现产物纯化。并实现产物纯化。并实现产物纯化。

【技术实现步骤摘要】
一种利用城市生活垃圾焚烧飞灰制备氢氧化钠和氢氧化钾的方法


[0001]本专利技术涉及城市生活垃圾焚烧飞灰的资源化利用
，尤其涉及一种利用城市生活垃圾焚烧飞灰制备氢氧化钠和氢氧化钾的方法。

技术介绍

[0002]城市生活垃圾焚烧飞灰是由烟气净化系统收集获得，含有重金属和二噁英类等污染物。而对城市生活垃圾焚烧飞灰的资源化利用主要通过高温熔融、水泥窑协同处置、建筑胶凝材料研发这三种途径实现。城市生活垃圾焚烧飞灰主要由O、Ca、Cl、Na、K、S、Al等元素组成，其中氯含量可高达飞灰自身质量的5％～25％。城市生活垃圾焚烧飞灰高氯的特性限制了其资源化途径的拓展与利用。脱氯成为城市生活垃圾焚烧飞灰资源化的前提。《生活垃圾焚烧飞灰污染控制技术规范》(HJ 1134-2020)对飞灰处理产物用于水泥熟料生产及其它资源化利用途径都提出了控制飞灰中可溶性氯含量的要求。当前，城市生活垃圾焚烧飞灰常温脱氯主要通过水洗和电动两种工艺实现。飞灰水洗后产生大量的高浓度含盐废水通常需要经过脱钙、过滤、结晶等环节处理，结晶产物主要为含有杂质的氯化钠和氯化钾。氯化钠和氯化钾市场价格便宜，因此通过水洗结晶获得的含有杂质的氯化钠和氯化钾回收途径窄，资源化阻力大。通过电动处置飞灰，飞灰中的氯可转化为氯气和次氯酸，而钾和钠则可转化为氢氧化钾和氢氧化钠。氢氧化钾和氢氧化钠市场价值远高于氯化钠和氯化钾，且可利用途径多。然而在电动过程中飞灰中大量的钙离子会协同钾和钠离子进入阴极液，从而导致获得的氢氧化钾和氢氧化钠产品含量较低，杂质含量较多。
专利技术内容
[0003]本专利技术的目的是提供一种利用城市生活垃圾焚烧飞灰制备氢氧化钠和氢氧化钾的方法，以解决现有技术中存在的飞灰无害化处置和资源化利用的问题。
[0004]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0005]一种利用城市生活垃圾焚烧飞灰制备氢氧化钠和氢氧化钾的方法，包括以下步骤：
[0006](1)将水与城市生活垃圾焚烧飞灰混合，搅拌均匀，得到待处理飞灰浆；
[0007](2)将待处理飞灰浆倒入电动反应槽的样品处置区，在阴阳极电极室分别加入水至没过样品处置区堆置的待处理飞灰浆，启动电源进行电动处置；
[0008](3)电动处置后，将阴极电解液从电动反应槽的阴极室排出，通过微孔滤膜过滤，得到初始阴极电解液；
[0009](4)将初始阴极电解液倒入低温等离子体反应器中，低温等离子体反应器底部曝入氧气，同时进行低温等离子体照射，得到活化阴极液；
[0010](5)将活化阴极液通过纳滤膜过滤，得到净化活化阴极液，将净化活化阴极液真空烘干，研磨，得到氢氧化钠和氢氧化钾。
[0011]优选的，所述步骤(1)中，水与城市生活垃圾焚烧飞灰液固比为1～4:1mL/mg。
[0012]优选的，所述步骤(2)中，电动处置时间为2～12小时，电动处置过程中样品处置区加载的电压梯度为1～4V/cm，电动过程中样品处置区加载的电流为100～500A。
[0013]优选的，所述步骤(3)中，微孔滤膜的孔径为0.2～0.8μm。
[0014]优选的，所述步骤(4)中，低温等离子体照射的时间为1～4小时，低温等离子体照射的作用电压为10～50kV。
[0015]优选的，所述步骤(5)中，纳滤膜的孔径为1～10nm。
[0016]本专利技术的原理是：将水与城市生活垃圾焚烧飞灰混合后，飞灰中可溶性的钠盐和钾盐溶解到待处理飞灰浆中。电动启动后，水分子在阳极失去电子分解形成氢离子和氧气，水分子在阴极得到电子生成氢氧根和氢气。待处理飞灰浆中的钠离子和钾离子在电迁移作用下向阴极迁移。迁移至阴极室的钠离子与钾离子与氢氧根结合，形成氢氧化钠和氢氧化钾。阳极水解产生的氢离子迁移至待处理飞灰浆中后可促进飞灰颗粒中钙离子和重金属离子的溶解。溶解在飞灰浆中的钙离子和重金属离子在电迁移作用先下迁移至阴极室然后与氢氧根离子结合生成絮状产物和少量沉淀物。将阴极电解液通过微孔滤膜过滤，可去除阴极电解液中的沉淀物和部分絮状产物，初步提高阴极电解液中氢氧化钠和氢氧化钾纯度。在低温等离子照射过程中，氧气和水蒸气在低温等离子体放电通道中发生电离和解离，生成氧自由基、氢氧根自由基和氢自由基。氧自由基和氢氧根自由基可诱发初始阴极电解液中离子态的重金属和钙离子向絮状物和沉淀物转化。而低温等离子体作用过程中释放的热和微波可诱发絮状产物向沉淀物转化。将活化阴极电解液通过纳滤膜过滤，可进一步去除阴极电解液中的沉淀物和部分絮状产物，进一步提高阴极电解液中氢氧化钠和氢氧化钾纯度。
[0017]有益效果：本专利技术的方法制备过程简单，通过联用电驱动与低温等离子体照射技术回收垃圾焚烧中的钠、钾元素，制备高价产物氢氧化钠和氢氧化钾，并实现产物纯化。本专利技术利用城市生活垃圾焚烧飞灰制备的氢氧化钠和氢氧化钾的含量最高为99.7％。
附图说明
[0018]图1为本专利技术的方法流程图。
具体实施方式
[0019]下面结合附图对本专利技术做更进一步的解释。
[0020]如图1为本专利技术的一种利用城市生活垃圾焚烧飞灰制备氢氧化钠和氢氧化钾的方法，包括以下步骤：
[0021](1)将水与城市生活垃圾焚烧飞灰混合，搅拌均匀，得到待处理飞灰浆；其中，水与城市生活垃圾焚烧飞灰液固比优选为1～4:1mL/mg；
[0022](2)将待处理飞灰浆倒入电动反应槽的样品处置区，在阴阳极电极室分别加入水至没过样品处置区堆置的待处理飞灰浆，启动电源进行电动处置2～12小时；其中，电动处置过程中样品处置区加载的电压梯度优选为1～4V/cm，电动过程中样品处置区加载的电流优选为100～500A；
[0023](3)电动处置后，将阴极电解液从电动反应槽的阴极室排出，通过微孔滤膜过滤，
得到初始阴极电解液；其中，微孔滤膜的孔径优选为0.2～0.8μm；
[0024](4)将初始阴极电解液倒入低温等离子体反应器中，低温等离子体反应器底部曝入氧气，同时进行低温等离子体照射1～4小时，得到活化阴极液；其中，低温等离子体照射的作用电压优选为10～50kV；
[0025](5)将活化阴极液通过纳滤膜过滤，得到净化活化阴极液，将净化活化阴极液真空烘干，研磨，得到氢氧化钠和氢氧化钾；其中，纳滤膜的孔径优选为1～10nm。
[0026]下面结合实施例对本专利技术做进一步说明。根据下述实施例，可以更好的理解本专利技术。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的具体的物料配比、工艺条件及其结果仅用于说明本专利技术，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本专利技术。
[0027]实施例1水与城市生活垃圾焚烧飞灰液固比对制备的氢氧化钠和氢氧化钾含量影响
[0028]按照水与城市生活垃圾焚烧飞灰液固比0.5:1mL/mg、0.7:1mL/mg、0.9:1mL/mg、1:1mL/mg、2.5:1mL/mg、4:1mL/mg、4.5:1mL/mg、5:1mL/mg、6:1mL/mg分别称取水本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用城市生活垃圾焚烧飞灰制备氢氧化钠和氢氧化钾的方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)将水与城市生活垃圾焚烧飞灰混合，搅拌均匀，得到待处理飞灰浆；(2)将待处理飞灰浆倒入电动反应槽的样品处置区，在阴阳极电极室分别加入水至没过样品处置区堆置的待处理飞灰浆，启动电源进行电动处置；(3)电动处置后，将阴极电解液从电动反应槽的阴极室排出，通过微孔滤膜过滤，得到初始阴极电解液；(4)将初始阴极电解液倒入低温等离子体反应器中，低温等离子体反应器底部曝入氧气，同时进行低温等离子体照射，得到活化阴极液；(5)将活化阴极液通过纳滤膜过滤，得到净化活化阴极液，将净化活化阴极液真空烘干，研磨，得到氢氧化钠和氢氧化钾。2.根据权利要求1所述的利用城市生活垃圾焚烧飞灰制备氢氧化钠和氢氧化钾的方法，其特征在于：所述步骤(1)中，水与城市生活垃圾焚烧飞灰液固比...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄涛，宋东平，冯迪峰，金春兴，桑永权，王宇栋，
申请(专利权)人：浙江中陶环保科技集团有限公司，
类型：发明
国别省市：