專利名稱：一種處理飛灰中重金屬的萃取劑及其萃取重金屬的方法
技術領域：
本發明屬于環境工程技術領域，涉及一種處理飛灰中重金屬的萃取劑及其萃取重金屬的方法。
背景技術：
重金屬是飛灰危險性評價的首要指標，其中汞的毒性最大，其次為鎘、鉛、鉻和砷。 這些重金屬只要有微量存在就能產生明顯的毒性效應。生活垃圾焚燒飛灰中濃縮了垃圾中較多的重金屬，是一種公認和法定的危險廢物，必須進行安全處理與處置。目前，生活垃圾焚燒飛灰主要進行安全填埋，但安全填埋占地很廣且處理成本高。飛灰中主要的礦物成分是硅酸鹽、鋁硅酸鹽類，屬SiO2-Al2O3-金屬氧化物體系，無害化處理后的飛灰可以進行資源化利用。由于垃圾焚燒成分、燃燒工況等的不同，飛灰中的重金屬含量有很大不同。飛灰中的重金屬處理的方法主要有固化處理、熱處理、化學處理、酸/堿提取、生物淋濾處理方法、電滲析等。這些方法處理費用較高、且存在二次污染的風險。中國專利文獻《利用棉花萃取土壤中重金屬的方法》(公開號CN101322975A，
公開日期2008年12月17日)涉及一種利用棉花萃取土壤中重金屬的方法。該方法包括切斷待修復土地區域的重金屬含量超標土壤的重金屬元素污染源；調節控制所述土地區域土壤的pH值在6 7. 5之間；選擇棉花作為萃取植物種植在所述土地區域的土壤中；通過種植后的棉花對該土地區域土壤中的重金屬進行萃取，通過一期或連續多期種植、收割棉花，直到檢測土壤中重金屬的含量達到安全標準。該方法簡單、可操作性強、易于推廣，成本低，且得到的棉花植物作物的各部分均可使用，其經濟、社會效益大。可以從根本上消除重金屬對土壤健康、食品安全與人群健康的危害，該方法不破壞土壤生態環境，有效避免二次污染的發生。中國專利文獻《污泥中重金屬銅的生物浙浸-溶劑萃取-電積回收方法》(公開號 CN101497942A，
公開日期2009年8月5日)涉及一種包括生物浙浸法使污泥中銅溶出、溶劑萃取法分離富集浙浸液中銅、電積沉銅技術回收金屬銅的方法，是對含銅較高的城市污泥和工業污泥進行無害化和資源化處理的技術。首先利用復合嗜酸性硫桿菌在好氧和有能源物條件下的生物酸化作用(使污泥體系PH下降)和氧化作用，使污泥固相中重金屬銅大量溶出進入液相，使污泥達到無害化；然后利用銅萃取劑M5640對生物浙浸液中銅進行萃取，使銅進入有機相，再利用硫酸進行反萃取，使銅再次進入水相，達到分離富集銅的目的； 最后將富集后的銅溶液進行電解，使銅沉積，并加以回收，使之資源化。該技術不僅可以去除污泥中重金屬，殺滅病原物，處理后的污泥還易于脫水沉降，同時，溶出后的重金屬銅又可回收，實現了污泥的無害化、減量化和資源化目標。中國專利文獻《從土壤中萃取重金屬離子的方法及其裝置》(公開號 CN101704017，
公開日期2010年5月12日)公開一種從土壤中萃取重金屬離子的方法及其裝置，用于對重金屬污染土壤的重金屬離子萃取，所述方法包括采用包括納米碳纖維、活性炭、陽離子表面活性劑、丙烯酞胺、丙烯酸鉀、污泥顆粒物和硫化鉀的組合物組成重金屬離子吸附劑；將該重金屬離子吸附劑放置在一多孔隙硬質殼體內形成多孔隙硬質塑囊，將該多孔隙硬質塑囊埋設于土壤中萃取重金屬離子。該方法及其裝置針對目前土壤Cd、Cr、 Cu.Hg.Pb和Si污染嚴重的問題。該發明主要通過吸收一鈍化一固化一萃取土壤耕作層中活性的Cd2+、Cr3+、CU2+、Hg2+、in32+和Si2+等離子，適用于重金屬濃度較低且金屬呈水溶態、交換態的污染環境中。中國專利文獻《能同時富集多著重金屬離子的固相萃取劑的制備及應用方法》(公開號CN101810939A，
公開日期2010年8月25日)涉及一種能同時富集多種重金屬離子的固相萃取劑的制備及應用方法，先將2. 5g羧基化碳納米管和30mL的無水二氯亞砜于60 90°C反應1 2天，抽濾，濾渣清洗后真空干燥過夜得酞基化碳納米管；再將酞基化碳納米管分散在由Ig氨基硫脲和IOOmL無水N，N—二甲基甲酰胺組成的溶液中，100°C氮氣保護下，反應48h，抽濾，濾渣洗滌后真空干燥1 2天，得能同時富集多種重金屬離子的固相萃取劑。將固相萃取劑作為柱填料，對重金屬離子含量為1 5 μ g/L的0. 5 IL待測水樣動態富集，用稀硝酸對富集了重金屬離子的固相萃取劑洗脫解附，回收率95%以上，解附后的固相萃取劑反復循環使用2 3次。該發明可同時富集Cu(II)、Ni (II) ,Zn(II) Xd(II) 和H3(II)多種重金屬離子。但該發明所涉及的化學試劑較多，制備程序較復雜，且二氯亞砜屬腐蝕性有毒害物質。中國專利文獻《一種修復重金屬污染土壤的超聲波原位萃取工藝》(公開號 CNlO 18799519A，
公開日期2010年11月10日)涉及一種超聲波強化原位萃取工藝。萃取劑通過噴灌裝置和注入井均勻滲入受污染土壤表層及內部，在超聲波作用下進行快速萃取， 萃取后溶液通過抽出井抽取收集至萃取劑再生池進行處理，再生后的萃取劑可重新循環使用。本發明萃取效率高、時間短、萃取劑可再生使用，可經濟有效地對重金屬污染土壤進行原位萃取修復。中國專利文獻《可移動式土壤重金屬萃取方法和系統》(公開號CN101%4374，
公開日期2011年1月沈日)公開了一種可移動式土壤重金屬萃取方法和系統，將土壤重金屬萃取器材設置于車輛載具等移動裝置上，減少污染土的運送成本與避免污染土在運送過程造成二次污染；可在產生源處進行污染土的篩選、萃洗、脫水及回收等處置，再分別采取對應的后續處理流程，減少各項后續處理流程所花費的時間與成本。該發明的特點在于將重金屬的萃取器材設置在車輛載具等移動裝置上。目前的各種重金屬脫除方法和發明各有特色，也存在一些不足1)主要針對土壤中的重金屬處理；幻脫除方法成本較高，且試劑有毒。
發明內容
針對現有技術中脫除重金屬的方法成本高、使用試劑毒性大的特點，本發明的目的是提供一種處理飛灰中重金屬的萃取劑，該萃取劑主要應用于城市生活垃圾焚燒廠飛灰的無害化處理，具有原料來源廣泛、價格低廉，處理效率高，配制簡單，使用時不會產生二次污染等優點。本發明的另一個目的是提供一種上述萃取劑萃取重金屬的方法，該方法萃取操作工藝成熟、效率較高，不易產生二次污染，因此具有較高的環境和經濟效益。
本發明的技術方案如下本發明提供了一種處理飛灰中重金屬的萃取劑，該萃取劑包括以下組分和體積百分含量煤油50 80%，二- 乙基己基)磷酸酯(P204) 20 50 %。本發明還提供了一種上述萃取劑的制備方法，該方法包括以下步驟將體積百分比為50 80%的煤油和體積百分比為20 50%的P204，混合均勻即可。本發明還提供了一種上述萃取劑萃取重金屬的方法，該方法包括以下步驟將處理飛灰中重金屬的萃取劑與飛灰按照質量比為1 1 5 1進行混合，室溫下置于攪拌器中連續攪拌12 24h后，靜置分層即可。所述的飛灰是生活垃圾焚燒廠產生的飛灰。所述的重金屬包括鋅或鉛。所述的靜置分層分為上下兩層，上層萃取劑反復使用至飽和；下層飛灰中重金屬的浸出濃度低于生活垃圾填埋場污染控制標準中對飛灰毒性當量的濃度限值。所述的萃取劑飽和后采用鹽酸溶液進行反萃取，其中的重金屬以混合物形式回收，反萃后的萃取劑循環使用。本發明研發了以煤油、二-(2-乙基己基)磷酸酯(簡稱P204或HA)為原料的高效重金屬鋅和鉛萃取劑。利用鋅和鉛離子與通過氧和(或)氮配位的螯合劑或通過硫配位的螯合劑都能生產絡合物特性，實現飛灰中鋅和鉛的螯合萃取，從而降低飛灰的浸出毒性， 為飛灰的衛生填埋和資源化利用提供條件。本發明同現有技術相比，具有如下優點和有益效果1、本發明的萃取劑來源廣泛、價格低廉，處理效率高，使用時不會產生二次污染。2、本發明萃取處理后的飛灰中所含重金屬浸出濃度低于生活垃圾填埋場污染控制標準規定的限值。3、本發明的萃取劑采用鹽酸溶液進行反萃取后可循環使用。
具體實施例方式以下結合實施例對本發明作進一步的說明。實施例1將體積百分比為50%的煤油、體積百分比為50%的P204，混合均勻制備得到萃取劑。將上述萃取劑與城市生活垃圾焚燒廠飛灰按液固質量比1 1均勻混合后，室溫下置于攪拌器中連續攪拌24h后，靜置分層即可。飛灰中重金屬包括鋅或鉛。靜置分層分為上下兩層，上層未飽和萃取劑可循環使用至飽和，飽和后的萃取劑采用鹽酸溶液進行反萃后亦可循環使用，其中的重金屬以混合物形式回收。下層飛灰中重金屬的浸出濃度低于生活垃圾填埋場污染控制標準中對飛灰毒性當量的濃度限值，重金屬浸出毒性如表1所示， 飛灰中鉛與鋅在萃取前的浸出濃度遠超過標準限值，屬危險廢物；萃取后，鉛與鋅的浸出濃度降低至標準限值以下，達到生活垃圾衛生填埋入場要求。表 權利要求
1.一種處理飛灰中重金屬的萃取劑，其特征在于該萃取劑包括以下組分和體積百分含量煤油50 80%，二-(2-乙基己基)磷酸酯20 50%。
2.權利要求1所述的萃取劑的制備方法，其特征在于該方法包括以下步驟將體積百分比為50 80%的煤油和體積百分比為20 50%的二 -(2-乙基己基)磷酸酯，混合均勻即可。
3.權利要求1所述的萃取劑萃取重金屬的方法，其特征在于該方法包括以下步驟將處理飛灰中重金屬的萃取劑與飛灰按照質量比為1 1 5 1進行混合，室溫下置于攪拌器中連續攪拌12 24h后，靜置分層即可。
4.根據權利要求3所述的萃取劑萃取重金屬的方法，其特征在于所述的飛灰是生活垃圾焚燒廠產生的飛灰。
5.根據權利要求3所述的萃取劑萃取重金屬的方法，其特征在于所述的重金屬包括鋅或鉛。
6.根據權利要求3所述的萃取劑萃取重金屬的方法，其特征在于所述的靜置分層分為上下兩層，上層萃取劑反復使用至飽和；下層飛灰中重金屬的浸出濃度低于生活垃圾填埋場污染控制標準中對飛灰毒性當量的濃度限值。
7.權利要求3至6任一所述的萃取劑萃取重金屬的方法，其特征在于所述的萃取劑飽和后采用鹽酸溶液進行反萃取，其中的重金屬以混合物形式回收，反萃后的萃取劑循環使用。
全文摘要
本發明屬于環境工程技術領域，公開了一種處理飛灰中重金屬的萃取劑及其萃取重金屬的方法。本發明的萃取劑包括以下組分和體積百分含量煤油50～80％，二-(2-乙基己基)磷酸酯20～50％。本發明的萃取劑的制備方法包括以下步驟將上述配比的原料混合均勻即可。本發明還公開了上述萃取劑萃取重金屬的方法，該方法包括以下步驟將處理飛灰中重金屬的萃取劑與飛灰按照質量比為1∶1～5∶1進行混合，室溫下置于攪拌器中連續攪拌12～24h后，靜置分層即可。本發明的萃取劑來源廣泛、價格低廉，處理效率高，萃取處理后的飛灰中所含鋅和鉛浸出濃度可低于生活垃圾填埋場污染控制標準規定的限值。
文檔編號C22B19/00GK102312101SQ201110241910
公開日2012年1月11日 申請日期2011年8月22日 優先權日2011年8月22日
發明者宋玉, 汪寶英, 牛靜, 趙由才 申請人:同濟大學