一种纤维素水热高效解毒铬渣的方法与流程

文档序号:16249072发布日期:2018-12-11 23:50阅读:265来源:国知局

本发明属于铬渣的清洁处理及资源的循环再利用领域,具体涉及一种高效环保的含六价铬废渣的解毒方法。



背景技术:

在铬及铬盐产品的生产过程中会产生大量含六价铬的废渣。铬的毒性主要来源于六价铬,因其强氧化性导致的对有机体的腐蚀与破坏。六价铬化合物大都溶于水,易于迁移,是一种致癌诱导物质,其毒性远远大于cr(iii),被列为对人类危害最大的八大物质之一。铬渣在我国的多个省份都有大量的分布,且由于其复杂的物相组成,综合处理的难度很大。铬渣长期在雨水冲刷下滤出的六价铬不仅会严重危害环境,给人类的健康带来严重威胁,还大量减少了我国日益紧张的土地资源,因此找到一种操作方便、成本低廉、环境效益好的铬渣处理方法迫在眉睫。

尽管已有的铬渣解毒或综合利用方法众多,但有的由于解毒不彻底而淘汰(如湿法还原、制蒸养砖和钙铁粉),有的虽能解毒但耗渣少而费用过高难以为铬盐厂接受。铬渣的治理仍然是一个世界性难题。目前主流的铬渣处理方法的核心思路都是将易溶于水的六价铬还原为三价铬,从而达到解毒的效果。然而,这种思路的最大缺点在于,随着时间的推移,被还原的三价铬很容易在环境中重新被氧化成易溶于水的六价铬。因此,本发明致力于通过水热处理的手段获得更稳定形态的三价铬。



技术实现要素:

针对目前铬渣处理中存在的种种问题,本发明公开了一种纤维素水热高效解毒铬渣的方法,利用价格低廉且环境友好的纤维素作为生物质的代表,通过水热处理达到解毒铬渣的目的,具有流程简单,处理量大的特点。

为实现上述的目的,本发明采取的具体操作方案如下:

(1)将纤维素与待处理的铬渣按1:18的配比称重;

(2)在水热釜中注入蒸馏水,使得填料比大致达到0.5;

(3)所述混合物在160℃条件下加热3h;

(4)将处理后得到的产物过滤,上层清液可以完全达到污水排放标准,直接排放;

滤渣可以作为生产建筑和高炉炼铁等方面的材料进行综合利用。

本发明与现有技术相比具有以下优点:

1、本发明提供了一种操作简单的铬渣处理方法,无需像湿法解毒中耗费大量的酸、碱和还原剂,也无须将整个体系的温度升高到干法解毒中所必须的900℃的高温。

2、比起传统方法中常用的还原剂,比如硫酸亚铁、炭等,纤维素作为生物质能源的代表,不仅价格低廉、容易获得,而且是一种绿色无污染的环境友好型还原剂。

3、因为本发明的主要原理是纤维素水热条件下分解产生具有还原性质的气体,从而还原铬渣中的六价铬,而非纤维素直接作为还原剂,因此反应效率很高,微晶纤维素与待处理的铬渣配比仅需1:18。

4、水热反应的过程使得生成的三价铬物质结构不同于传统方法,我们经过酸提测试发现,本发明中得到的三价铬更加稳定,不易返黄。

5、本发明最终得到的三价铬滤渣可以作为生产建筑和高炉炼铁等方面的材料进行综合利用,实现了固体废弃物的循环利用。

具体实施方式:

以下结合具体实施例对本发明进行更详细的说明,但本发明的保护范围不限于此。

实施例1:

1)分别称重1kg含六价铬的废渣和0.1kg微晶纤维素放入水热釜。加入一定量的纯净的水,使得水热釜体系中的填料比大致为0.5,无需调节ph,直接将固液混合物搅拌均匀后,设定温度为160℃,保温3h。

2)3h保温结束后,停止加热,静置大于6h,自然缓慢冷却到室温。

3)充分静置后缓慢打开水热釜(必要时先放气在慢慢打开水热釜),通过抽滤分离上层清液与滤渣。上清液经分析检测后可得六价铬浓度为0.14mg/l,符合国家污水排放标准,可以直接排放或者循环使用。水热反应后,水热釜中的气相成分分析后可得,纤维素被催化分解后所得的合成气组分主要为co,h2,ch4等,这部分气体具有较强的还原性,可以直接还原铬渣中分布在固相中的六价铬,也可以还原因为水热快速释放在液相中的六价铬。具体的反应可以粗略的用下面的方程式概括:

cro42-+co+h2o→cr(oh)3+co2(1)

cro42-+h2→cr(oh)3+h2o(2)

ch4+2h2o→co2+4h2(3)

因为纤维素分解的过程伴随着大量还原性合成气的产生和释放,因此极少量的纤维素就可以作为铬渣还原的前驱体,起到充分还原铬渣中六价铬的效果。

4)对滤渣进行洗涤、离心、脱水并干燥。严格遵照美国环保局毒性浸出程序epa的tclp方法1311的步骤进行毒性测定可得,六价铬浸出浓度达到138mg/l的原始铬渣,在水热处理结束后六价铬浸出浓度仅为2.31mg/l,不再是危险固体废弃物。

5)最后滤渣是含有氢氧化铬的固相,经测试得不易返黄。此滤渣可综合处理,变废为宝、重新利用。

实施例2:

1)收集大量橘子皮,洗净后在60℃烘箱中保持48h以上,磨碎后过筛。

2)称重5kg六价铬废渣和0.25kg橘子皮放入水热釜,充分搅拌后加入水使得釜中的填料比为0.6。设定温度为150℃,保温4h。

3)保温结束后,停止加热,静置大于12h,自然缓慢冷却到室温。其他工艺过程与实施例1相同。

4)本实施例上层清液中六价铬浓度为0.72mg/l。原始铬渣浸出六价铬浓度为145mg/l,处理后浸出六价铬浓度为1.76mg/l。

实施例3:

收集大量香蕉皮,洗净后在60℃烘箱中保持12h,磨碎后过筛。称重5kg六价铬废渣和0.25kg香蕉皮放入水热釜,充分搅拌后加入水使得釜中的填料比为0.5。设定温度为150℃,保温3h。保温结束后,停止加热,静置大于12h,自然缓慢冷却到室温。倒出上层溶液,测得溶液中六价铬浓度为0.68mg/l。其他工艺过程与实施例1相同。

本实施例原始铬渣浸出六价铬浓度为145mg/l,处理后浸出六价铬浓度为1.02mg/l。

实施例4:

收集废弃生物质玉米芯,洗净后在60℃烘箱中保持48h以上,用球磨机粉碎后过筛。称重5kg六价铬废渣和0.5kg玉米芯放入水热釜,充分搅拌加入水使得釜中的填料比为0.55。设定温度为160℃,保温5h。保温结束后,停止加热,静置大于12h,自然缓慢冷却到室温。倒出上层溶液,测得溶液中六价铬浓度为1.02mg/l。其他工艺过程与实施例3相同。

本实施例原始铬渣浸出六价铬浓度为145mg/l,处理后浸出六价铬浓度为4.91mg/l。

根据权利要求限定的保护范围和本说明书提供的技术解决方案,还能给出多个实施案例,都属于本发明的保护范围。



技术特征:

技术总结
本发明公开了一种纤维素水热高效解毒铬渣的方法,经过处理的无毒铬渣可以再次综合利用,属于铬渣的清洁处理及资源的循环再利用领域。该方法的操作步骤简单,将铬渣,少量纤维素和少量水在160℃条件下水热一定时间即可获得无毒的铬渣。处理后得到的上层清液可以完全达到污水排放标准,滤渣可以进行综合利用。本发明使用的材料价格低廉、绿色无污染,处理过程操作简单、耗能低,可以有效处理铬污染,且处理后的铬渣不易返黄。

技术研发人员:张静;孙钱哲
受保护的技术使用者:中国科学院生态环境研究中心
技术研发日:2018.07.03
技术公布日:2018.12.11
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