一种同步处置垃圾渗滤液及制备重金属吸附剂的方法

本发明属于污染废液无害化处置及资源化利用领域，尤其涉及一种同步处置垃圾渗滤液及制备重金属吸附剂的方法。

背景技术：

1、垃圾堆填场中的垃圾会产生大量的有机废水、废气及渗滤液。垃圾渗滤液是由雨水或其他液体渗入垃圾堆并伴随着细菌发酵而产生的污水。这些渗滤液含有大量的有机物及其他有害物质，对周围的土壤、地下水和地表水造成严重污染。垃圾渗滤液中含有大量有机物，其会干扰土壤的肥力并破坏生态系统的平衡。同时，渗滤液中的有害物质会逐渐渗入附近的河流、湖泊及地下水中，对地表及地下水体水质造成污染，影响居民的饮水安全，危害周围水生生物和人类健康。当前针对垃圾渗滤液的净化处置方法主要包括生物及物化联合处置方法。总体而言，这些技术存在处置效率低及伴生二次污染问题，且没有真正意义上考虑对垃圾渗滤液进行资源化利用，从而延长处理周期，造成资源浪费并额外加重环境负担。因此当前研发出更加高效、无二次污染且具有资源化应用前景的新型处理及利用技术是解决垃圾渗滤液所带来问题的关键。

2、关于垃圾渗滤液处置及资源化公开了一种高效处置生活垃圾渗滤液并制备改性铝铁基吸附剂的方法(专利号：2020109254263)，该方法将生活垃圾渗滤液与氯化铝铁混合只是为了引入的铝离子和铁离子降低垃圾渗滤液中胶体的ζ电位，诱发渗滤液中的胶体形成矾花从而实现沉降，垃圾渗滤液中典型污染物的去除仅由低温等离子体所释放的自由基物质作用而去除，不涉及到氯化铝铁与低温等离子体的协同作用，或是互为催化作用。同时，该方法所制备的改性铝铁基吸附剂为渗滤液中的胶体形成矾花沉降获得，具备一定的比表面，但并非专项性的重金属吸附剂，无法为利用垃圾渗滤液协同制备高效重金属吸附剂提供有益的技术启发。

技术实现思路

1、发明目的：本发明的目的是提供了一种同步处置垃圾渗滤液及制备重金属吸附剂的方法。

2、技术方案：本发明提供的同步处置垃圾渗滤液及制备重金属吸附剂的方法，包括以下步骤：

3、(1)将硫酸亚铈、硫酸铁、硫酸铝混合，搅拌均匀，得到铈铁铝混合试剂；

4、(2)将铈铁铝混合试剂和垃圾渗滤液混合，搅拌至铈铁铝混合试剂完全溶解，得到铈铁铝掺垃圾渗滤液；

5、(3)对铈铁铝掺垃圾渗滤液进行低温等离子体照射，得到初级处置活化液；

6、(4)将钙基材料和初级处置活化液混合，搅拌，过滤，得到的液体为净化处置液，得到的固体为活性钙泥；

7、(5)将活性钙泥烘干，磨粉，即为重金属吸附剂。

8、其中，步骤(1)中所述的硫酸亚铈、硫酸铁、硫酸铝按照其中含有的铈、铁、铝摩尔比2.5～17.5:2.5～27.5:100称取。

9、其中，步骤(2)中所述的铈铁铝混合试剂和垃圾渗滤液的固液比为2～18:10000g/ml。

10、其中，步骤(3)中所述的低温等离子体照射时间为0.5～5.5小时；低温等离子体作用电压为5～75kv；等离子体设备中通入的气氛为空气、氧气、臭氧中的任意一种或多种。

11、其中，步骤(4)中所述的钙基材料和初级处置活化液的固液比为2～12:100g/ml。

12、其中，步骤(4)中所述的搅拌时间为10～40分钟。

13、其中，步骤(4)中所述的钙基材料为氧化钙或氢氧化钙中任意一种或多种。

14、本发明还提供了上述方法制备得到的重金属吸附剂。

15、本发明还提供了上述重金属吸附剂在吸附环境中重金属污染物的应用。

16、其中，所述重金属污染物为含有汞、砷、铍的污染物。

17、反应机理：在低温等离子照射过程中，气氛中的氧气与水汽在放电通道中发生电离、解离，生成氧自由基、氢氧根自由基、氢自由基、臭氧等活性基团物质。溶解在垃圾渗滤液中的三价铈和三价铁作为催化剂可协同促进活性基团物质与垃圾渗滤液中的有机污染物、氨氮、磷污染物反应，促进氧自由基持续分解与生成，促进有机物分解及氨氮和磷污染物转化。反应初期三价铈和三价铁与活性基团物质反应，转化为四价铈和高价铁物质，而四价铈和高价铁物质可与二氧化碳自由基及氢自由基充分反应，重新转化为三价铈和三价铁，而二氧化碳自由基是由有机污染物与氧自由基、氢氧根自由基及臭氧反应产生，其及时消除有利于有机污染物的持续分解与矿化；氢自由基的快速消除有利于水汽在放电通道中转化出更多的氢氧根自由基，从而持续促进垃圾渗滤液中污染物去除。混合钙基材料和初级处置活化液，搅拌过程中钙基材料释放的氢氧根促进钙与等离子体活化后的多价态的铁(二价铁、三价铁)、铈(三价铈、四价铈)、铝(聚合铝、偏铝酸根、三价铝阳离子)结合，形成钙离子掺杂平衡的多元素氢氧化物混合共沉淀。所形成的多元素氢氧化物混合沉淀可进一步吸收并改性初级处置活化液中的有机分解产物及氨氮和磷污染转化物，形成有机产物掺杂及加载的多相羟基磷灰岩混合物，多相羟基磷灰岩与多元素氢氧化物混合共沉淀混掺组合，从而实现垃圾渗滤液的彻底净化。而吸附在多元素氢氧化物混合沉淀上的有机分解产物及氨氮和磷污染物及混掺的多相羟基磷灰岩混合物可提升多元素氢氧化物混合沉淀重金属吸附剂捕获活性，从而形成高性能重金属吸附剂。

18、有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下突出的显著优点：本发明制备过程简单，同步实现垃圾渗滤液处置净化及重金属吸附剂制备，垃圾渗滤液中cod、氨氮、总磷去除率最高分别为95.72％、96.15％和99.37％，所制备的重金属吸附剂对汞、砷、铍的最高吸附容量分别为192.67mg/g、78.94mg/g、43.42mg/g。

技术特征：

1.一种同步处置垃圾渗滤液及制备重金属吸附剂的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的同步处置垃圾渗滤液及制备重金属吸附剂的方法，其特征在于，步骤(1)中所述的硫酸亚铈、硫酸铁、硫酸铝按照其中含有的铈、铁、铝摩尔比2.5～17.5:2.5～27.5:100称取。

3.根据权利要求1所述的同步处置垃圾渗滤液及制备重金属吸附剂的方法，其特征在于，步骤(2)中所述的铈铁铝混合试剂和垃圾渗滤液的固液比为2～18:10000g/ml。

4.根据权利要求1所述的同步处置垃圾渗滤液及制备重金属吸附剂的方法，其特征在于，步骤(3)中所述的低温等离子体照射时间为0.5～5.5小时；低温等离子体作用电压为5～75kv；等离子体设备中通入的气氛为空气、氧气、臭氧中的任意一种或多种。

5.根据权利要求1所述的同步处置垃圾渗滤液及制备重金属吸附剂的方法，其特征在于，步骤(4)中所述的钙基材料和初级处置活化液的固液比为2～12:100g/ml。

6.根据权利要求1所述的同步处置垃圾渗滤液及制备重金属吸附剂的方法，其特征在于，步骤(4)中所述的搅拌时间为10～40分钟。

7.根据权利要求1所述的同步处置垃圾渗滤液及制备重金属吸附剂的方法，其特征在于，步骤(4)中所述的钙基材料为氧化钙或氢氧化钙中任意一种或多种。

8.权利要求1～7任意一项所述的方法制备得到的重金属吸附剂。

9.权利要求8所述的重金属吸附剂在吸附环境中重金属污染物的应用。

10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述重金属污染物为含有汞、砷、铍的污染物。

技术总结
本发明公开了一种同步处置垃圾渗滤液及制备重金属吸附剂的方法。本发明制备过程简单，同步实现垃圾渗滤液处置净化及重金属吸附剂制备，处置净化后的垃圾渗滤液中COD、氨氮、总磷去除率最高分别为95.72％、96.15％和99.37％，所制备的重金属吸附剂对汞、砷、铍的最高吸附容量分别为192.67mg/g、78.94mg/g、43.42mg/g。

技术研发人员：黄涛,宋东平,周璐璐,金俊勋,王百军,狄洋阳,张树文
受保护的技术使用者：常熟理工学院
技术研发日：
技术公布日：2024/5/16