一种重金属废水的资源化处理方法技术

本发明专利技术提供了一种重金属废水的资源化处理方法，属于废水处理技术领域。本发明专利技术选用廉价易得的生物质作为捕捉重金属离子的原料，不但更好地利用了生物质，一定程度上减少了对环境的污染，而且生物质制得的生物炭因自身特殊的理化性质，在水热捕捉重金属离子反应中起到促进沉淀和吸附沉淀的作用，使得废水中重金属离子沉淀率和去除率在99％以上，可实现废水达标排放或回用。重金属废水在水热反应的过程中，进行碱式碳酸盐沉淀反应，原废水中的重金属离子生成碱式碳酸盐沉淀复集于生物炭上，易于与水分离，所得碱式碳酸盐

【技术实现步骤摘要】
一种重金属废水的资源化处理方法


[0001]本专利技术涉及废水处理
，特别涉及一种重金属废水的资源化处理方法。

技术介绍

[0002]重金属污染指由重金属或其化合物造成的环境污染，我国当前的重金属废水主要来自冶炼、采矿、农药、电解、颜料以及医药等行业。由于重金属具有难降解性、富集性和剧毒性等，使得重金属废水是对环境污染最严重和对人类危害最大的工业废水，震惊世界的日本“水俣病”和“痛疼病”就是分别由含汞废水和含镉废水污染环境所造成的。研究表明重金属污染对人群健康的危害是多方面、多层次的，其毒理作用表现为：造成生殖障碍、影响胎儿正常发育、威胁儿童和成人身体健康等。因此，需要研究使用正确、高效的方式处理重金属废水，同时也要做到重金属的资源化利用，避免出现资源浪费的问题。
[0003]目前国内外重金属废水的处理方法大致可以分为两大类：一类是在不改变重金属离子化学状态的条件下进行吸附、浓缩和分离，代表性的方法有吸附法、离子交换法、膜分离法、蒸发浓缩法、反渗透法等。其中，吸附法因使用廉价的生物质和矿物材料作为原料，如畜禽粪便、烟杆、核桃壳、沸石、凹凸棒石、磁黄铁矿等，这些原料或者改性产品对废水中重金属离子有较强的吸附作用，但处理周期长；吸附量有限，处理后固体中重金属含量仅为1～5％，达不到资源化的要求；同时，处理后的重金属在废物中不稳定，容易溶出造成二次污染，反而成为危险性废物。
[0004]另一类方法是使废水中呈溶解状态的重金属离子转变为不溶的重金属化合物，再经过沉淀或浮选分离从废水中去除。代表性的方法有铁氧体共沉淀法、氢氧化物沉淀法、氧化还原沉淀法、电解法、生物法等，这些方法中最常用的是氧化还原沉淀法和氢氧化物沉淀法，但这些方法共同存在的问题是沉淀颗粒细小，需要沉淀池，新生细小颗粒很难与水完全分离，水处理效果不明显；同时，沉淀污泥属于危险性废物，污泥量大，含水率高，污泥处理困难。
[0005]综上所述，急需一种处理周期短、处理量大、不容易造成二次污染且可实现重金属资源化利用的重金属废水处理方法。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本专利技术目的在于提供一种重金属废水的资源化处理方法。本专利技术提供的处理方法处理周期短、处理量大、绿色高效，且易于实现重金属的资源化回收及利用。
[0007]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0008]本专利技术提供了一种重金属废水的资源化处理方法，包括以下步骤：
[0009]对生物质原料进行炭化，得到生物炭粉末；
[0010]将重金属废水与浓硝酸混合，得到酸化重金属废水；
[0011]将所述生物炭粉末与酸化重金属废水混合，进行水热反应，得到碱式碳酸盐
‑
生物炭复合物和处理后废水。
[0012]优选的，所述生物质原料为市政污泥、畜禽粪便、作物秸秆、果壳和稻草中的一种或几种。
[0013]优选的，所述炭化的温度为700～900℃，保温时间为2～5h。
[0014]优选的，所述重金属废水中的重金属离子包括Cu
2+
、Pb
2+
、Cd
2+
、Ni
2+
、Co
2+
、Zn
2+
、Mg
2+
和Fe
2+
中的一种或几种，所述重金属废水中重金属离子的浓度为0.5～500mg/L。
[0015]优选的，所述酸化重金属废水的pH值为4～5。
[0016]优选的，所述生物炭粉末与酸化重金属废水的固液比为1～3g:20～30mL。
[0017]优选的，所述水热反应的温度为150～200℃，压力为0.2～2MPa，保温保压时间为8～10h。
[0018]优选的，当所述重金属废水中包括Cu
2+
时，所得碱式碳酸盐
‑
生物炭复合物作为污水处理杀菌剂使用；
[0019]当所述重金属废水中包括Ni
2+
时，所得碱式碳酸盐
‑
生物炭复合物作为电镀材料使用；
[0020]当所述重金属废水中包括Co
2+
时，所得碱式碳酸盐
‑
生物炭复合物作为工业催化剂使用。
[0021]优选的，还包括对所得碱式碳酸盐
‑
生物炭复合物进行焙烧处理，所得焙烧产物作为工业废气吸附降解剂使用。
[0022]优选的，还包括对所得碱式碳酸盐
‑
生物炭复合物进行煅烧，得到重金属氧化物；
[0023]将所述重金属氧化物与酸液混合，对所得混合液进行电解，回收重金属。
[0024]本专利技术提供了一种重金属废水的资源化处理方法，包括以下步骤：对生物质原料进行炭化，得到生物炭粉末；将重金属废水与浓硝酸混合，得到酸化重金属废水；将所述生物炭粉末与酸化重金属废水混合，进行水热反应，得到碱式碳酸盐
‑
生物炭复合物和处理后废水。本专利技术选用廉价易得的生物质作为捕捉重金属离子的原料，不但更好地利用了生物质，一定程度上减少了对环境的污染，而且生物质制得的生物炭因自身特殊的理化性质，具有更大的比表面积和孔隙率，在水热捕捉重金属离子反应中起到促进沉淀和吸附沉淀的作用，这类作用使得废水中重金属离子沉淀率和去除率在99％以上，可实现废水达标排放或回用。在本专利技术中，含重金属废水在水热反应的过程中，反应釜内的高温高压，使得水溶液中的金属离子团聚或生成离子团；水热反应完成后，降温降压(温差)使产生对流，溶液和生物炭的界面处溶胶/离子团形成过饱和状态而发生结晶形核，负载于生物炭的表面，得到碱式碳酸盐
‑
生物炭复合物，原废水中的重金属离子生成碱式碳酸盐沉淀复集于生物炭上，易于与水分离，所得碱式碳酸盐
‑
生物炭复合物可经过简单的电解或热处理，对重金属实现回收和高附加值利用，工艺清洁、高效，方法新颖，实用性强。
[0025]同时，本专利技术提供的资源化处理方法处理周期短(只需水热反应2～5h)，处理量大且不受废水复杂组分与重金属离子浓度的影响，重金属离子能够生成碱式碳酸盐稳定吸附在生物炭表面，不容易造成二次污染，具有稳定高效的优势。且可以通过电解来回收重金属或经过焙烧处理碱式碳酸盐实现高附加值利用，具备较佳的经济效益以及社会价值。
附图说明
[0026]图1为本专利技术重金属废水的资源化处理流程图；
[0027]图2为实施例1水热处理重金属前后的生物炭实物图；
[0028]图3为实施例1水热处理重金属前后的生物炭的XRD图；
[0029]图4为实施例1水热处理重金属前后的生物炭的微观形貌；
[0030]图5为对比例3水热反应所得固体产物的实物图。
具体实施方式
[0031]本专利技术提供了一种重金属废水的资源化处理方法，包括以下步骤：
[0032]对生物质原料进行炭化，得到生物炭粉末；
[0033]将重金属废水与浓硝酸混合，得本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种重金属废水的资源化处理方法，其特征在于，包括以下步骤：对生物质原料进行炭化，得到生物炭粉末；将重金属废水与浓硝酸混合，得到酸化重金属废水；将所述生物炭粉末与酸化重金属废水混合，进行水热反应，得到碱式碳酸盐
‑
生物炭复合物和处理后废水。2.根据权利要求1所述的资源化处理方法，其特征在于，所述生物质原料为市政污泥、畜禽粪便、作物秸秆、果壳和稻草中的一种或几种。3.根据权利要求1或2所述的资源化处理方法，其特征在于，所述炭化的温度为700～900℃，保温时间为2～5h。4.根据权利要求1所述的资源化处理方法，其特征在于，所述重金属废水中的重金属离子包括Cu
2+
、Pb
2+
、Cd
2+
、Ni
2+
、Co
2+
、Zn
2+
和Fe
2+
中的一种或几种，所述重金属废水中重金属离子的浓度为0.5～500mg/L。5.根据权利要求1所述的资源化处理方法，其特征在于，所述酸化重金属废水的pH值为4～5。6.根据权利要求1所述的资源化处理方法，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：王飞，毛威，李凯，赵劼，孙鑫，宁平，杨薪玉，吕游，王忠先，施磊，包双友，李原，马懿星，
申请(专利权)人：广东省蔚蓝环境技术研究院江西省润穹环保科技有限公司云南蔚蓝环境工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：