一種高效去除污酸中重金屬的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種通過低溫液相凈化污酸重金屬的方法；屬于廢棄資源綜合利用技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]有色金屬冶金工業(yè)對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展起了重要作用，但同時(shí)也對(duì)環(huán)境造成了嚴(yán)重污染。冶金工業(yè)過程中會(huì)產(chǎn)生大量的重金屬污染物，由于重金屬污染對(duì)人體危害大、持久時(shí)間長(zhǎng)和不可降解等特點(diǎn)，我國(guó)環(huán)保部編制了《重金屬污染綜合防治“十二五”規(guī)劃》，指出從源頭防控重金屬污染。
[0003]在冶煉工業(yè)和制酸工業(yè)的生產(chǎn)過程中，會(huì)產(chǎn)生大量的污酸。污酸主要是在含產(chǎn)生的富含銅、鉻、鎳、鋅、鉛、砷、鎘等一種或幾種的重金屬酸性廢水。目前，污酸的處理方法主要有:石灰鐵鹽法、硫化法、電絮凝法等。其中，石灰鐵鹽法會(huì)產(chǎn)生大量的硫酸鹽廢渣，易造成二次污染；硫化法需要加入大量的硫化物，增加處理成本；電絮凝法通過電解鐵、鋁等金屬與重金屬離子形成沉淀。盡管渣量少，但電解費(fèi)用高?，F(xiàn)在也有些新開發(fā)的污酸處理技術(shù)，如中國(guó)專利(公開號(hào)CN 104445095A)公開了一種滲析法離子交換法相結(jié)合的污酸處理方法，能耗低，處理渣量少，但固定投資高，維修困難。以及中國(guó)專利(公開號(hào)CN10351049A)公開了硫化法處理污酸的方法，重金屬硫化后，進(jìn)行固液分離，再進(jìn)行稀酸濃縮以回收硫酸，實(shí)現(xiàn)了資源的循環(huán)利用，但該方法需加入大量的堿性硫化物，增加處理成本。中國(guó)專利(CN102580484A)公開了一種高效脫除二氧化硫并催化副產(chǎn)硫磺，但是該方法是利用堿液為吸收劑，需要大量的堿液，成本高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)現(xiàn)有對(duì)污酸中重金屬的處理方法存在的缺陷，本發(fā)明的目的是在于提供一種充分利用污酸自身包含的亞硫酸根離子和亞硫酸氫根離子及重金屬離子等成分，進(jìn)行自凈化，高效去除重金屬的方法；該方法實(shí)現(xiàn)了資源綜合化利用，且操作簡(jiǎn)單、高效、綠色環(huán)保、成本低，滿足工業(yè)推廣應(yīng)用。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明提供了一種高效去除污酸中重金屬的方法，該方法是將污酸置于外加能場(chǎng)中進(jìn)行反應(yīng)，析出重金屬硫化物沉淀，過濾分離，即得去除重金屬離子的污酸；所述的污酸中亞硫酸根離子和亞硫酸氫根離子總摩爾濃度為重金屬離子總摩爾濃度的1倍以上。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案充分利用污酸中自身包含的亞硫酸根離子和亞硫酸氫根離子及金屬離子等成分，通過發(fā)生復(fù)雜的自氧化還原反應(yīng)生成S2032，S2032進(jìn)而與重金屬離子反應(yīng)生成重金屬硫化物沉淀，通過簡(jiǎn)單的過濾分離工藝即可實(shí)現(xiàn)重金屬的分離。
[0007]本發(fā)明的高效去除污酸中重金屬的方法還包括以下優(yōu)選方案:
[0008]優(yōu)選的方案，污酸中加入單質(zhì)硫作為催化劑。大量實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，在單質(zhì)硫的催化下，污酸中析出沉淀的速率明顯加快，且反應(yīng)溫度明顯降低。
[0009]較優(yōu)選的方案，單質(zhì)硫加入量不大于污酸中重金屬離子的總摩爾量。
[0010]優(yōu)選的方案，能場(chǎng)包括超聲場(chǎng)、微波場(chǎng)或熱場(chǎng)。
[0011]較優(yōu)選的方案，能場(chǎng)要求超聲功率范圍為550?1500W、微波功率范圍為400?1000W、熱場(chǎng)溫度范圍為90?200 °C。
[0012]優(yōu)選的方案，污酸中亞硫酸根離子和亞硫酸氫根離子的濃度通過二氧化硫煙氣來調(diào)節(jié)。如果污酸中自身包含的亞硫酸根離子和亞硫酸氫根離子濃度達(dá)到要求，即無需通入二氧化硫煙氣進(jìn)行調(diào)節(jié)。該方案通過工業(yè)廢氣二氧化硫煙氣來調(diào)節(jié)污酸中的亞硫酸根離子和亞硫酸氫根離子濃度，達(dá)到較高的二氧化硫煙氣吸收效率，以廢治廢，實(shí)現(xiàn)資源的綜合化利用。
[0013]較優(yōu)選的方案，二氧化硫煙氣來源于鋼鐵、電力、有色、石化、化工或建材行業(yè)產(chǎn)生的含二氧化硫的氣體，煙氣中二氧化硫的體積含量為0.01%?4.0%。
[0014]優(yōu)選的方案，污酸中包含銅、鉻、鎳、鋅中的至少一種。
[0015]本發(fā)明的高效去除污酸中重金屬的方法的主要原理如下:(以沉淀銅離子(Cu(N03)2)為例):
[0016]1、污酸吸收二氧化硫的相關(guān)反應(yīng):
[0017]S02+H20 — h2so3(1)
[0018]H2S03—H++HS03(2)
[0019]HS03 —H++S032(3)
[0020]2、硫代硫酸鈉生成反應(yīng):
[0021]在添加硫作為催化劑的作用下反應(yīng):
[0022]S+S032 — S 2032(4)
[0023]S+HS03 — H ++S2032( 5)
[0024]在無硫催化劑條件下反應(yīng):
[0025]4HS03 — S 2032 +2 S042 +2H++Hz0(6)
[0026]3、重金屬離子沉淀反應(yīng):
[0027]S2032 +Cu2++H20 — CuS+S042 +2H+(7)
[0028]相對(duì)現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的技術(shù)方案的優(yōu)勢(shì)在于:
[0029]本發(fā)明的技術(shù)方案首次提出酸性條件下硫代硫酸根離子與重金屬離反應(yīng)生成金屬硫化物的機(jī)理，并充分利用該原理，用于處理污酸中的重金屬離子，取得了很好的效果，不但使污酸得到凈化，得到副產(chǎn)的重金屬硫化物，同時(shí)還可以充分利用工業(yè)廢氣，使資源得到綜合利用。相對(duì)現(xiàn)有技術(shù)明顯的優(yōu)勢(shì)如下:
[0030](1)本發(fā)明的技術(shù)方案充分利用污酸的自身組分進(jìn)行沉淀反應(yīng)，能將重金屬有效去除，生成的金屬沉淀易于回收分離，工藝簡(jiǎn)單、條件易控，易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化；
[0031](2)本發(fā)明的技術(shù)方案可以采用二氧化硫煙氣作為污酸中重金屬沉淀的硫源，成本低，且容易獲得；適用于鋼鐵冶金、有色冶金、燃煤發(fā)電等多個(gè)領(lǐng)域所產(chǎn)生的二氧化硫煙氣，煙氣溫度范圍廣，二氧化硫的濃度范圍寬；
[0032](3)本發(fā)明的技術(shù)方案采用污酸廢液作為反應(yīng)液，一方面可以充分利用污酸中剩余的亞硫酸根或亞硫酸氫根離子吸收二氧化硫煙氣，同時(shí)可以利用其進(jìn)行反應(yīng)進(jìn)行沉淀重金屬離子，屬于清潔生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)資源綜合化利用。
【附圖說明】
[0033]【圖1】為本發(fā)明利用二氧化硫高效去除污酸中重金屬的工藝流程圖；
[0034]【圖2】是實(shí)施例1所獲得金屬沉淀物XRD圖。
【具體實(shí)施方式】
[0035]以下【具體實(shí)施方式】旨在對(duì)本
【發(fā)明內(nèi)容】
進(jìn)行詳細(xì)說明，應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的【具體實(shí)施方式】?jī)H用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
[0036]實(shí)施例1
[0037]利用Cu(N03)2、N