本發明屬于金屬離子分離領域，具體涉及一種酸浸聯合生物吸附法動態分離回收冶金污泥中銅的方法。

背景技術：

冶金工業在生產過程中產生大量含銅及其它重金屬的冶金污泥，這些污泥如不加處理任其堆放，不僅要占用場地，而且在自然條件下，污泥中的重金屬將可能溶出再次進入水體或土坡污染環境。如何妥善地處理冶金污泥并將其作為一種新的資源加以有效利用，變廢為寶，成為冶金和環保研究領域的重大課題。酸浸法能高效浸出冶金污泥中的重金屬，實現冶金污泥的無害化，但同時會產生成分復雜含重金屬的浸出液，浸出液中金屬的分離回收方法包括吸附法、生物吸附法、化學沉淀法、離子交換法、膜分離法等，其中，生物吸附法以其原料豐富、廉價易得、無二次污染等廣泛應用于金屬離子吸附分離研究中。然而，未經處理的生物吸附劑對重金屬離子吸附的選擇性較差，抗干擾能力較弱，很難直接用于實際廢水的處理中；并且，冶金污泥中的銅通常是先采用酸浸將銅浸出，浸出液調節pH除鐵后再采用其他方法對銅離子進行分離回收，該法操作繁瑣，費時，成本高。在本方法中，采用動態連續分離方法，在對銅浸出的同時實現其分離，顯著降低了銅在浸出液中的濃度，提高了銅的浸出速度和浸取率。

技術實現要素：

針對現有技術的不足，本發明的目的是提供一種酸浸聯合生物吸附法動態分離回收冶金污泥中銅的方法，該方法操作簡單、成本低、效率高，為冶金污泥中銅的無害化處理和資源化回收提供了一種新方法。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種酸浸聯合生物吸附法動態分離回收冶金污泥中銅的方法，包括如下步驟：在循環回流體系中，1)首先將酸液依次泵送經過冶金污泥(酸浸)和裝有改性生物吸附劑的填充柱內形成一個銅離子同步浸出回收單元，得處理液和剩余的冶金污泥浸出體系；2)將步驟1)所得處理液再循環泵送至所得冶金污泥浸出體系中重復進行步驟1)所述銅離子同步浸出回收單元，進行循環處理，最后將吸附銅離子的生物吸附劑填充柱進行洗脫回收銅。

上述方案中，所述冶金污泥中銅離子的含量為0.1～5wt％。

上述方案中，所述酸液的濃度為0.5～2mol/L，冶金污泥與酸液的固液比為1:(10～30)g/mL。

優選的，所述酸液濃度為0.5～1mol/L。

上述方案中，所述酸為鹽酸、硝酸、硫酸中的一種或幾種所得混酸。

上述方案中，所述酸浸處理步驟的溫度為室溫。

上述方案中，所述動態分離回收冶金污泥中銅的總處理時間為0.5-2h。

優選的，所述動態分離回收冶金污泥中銅的總處理時間為0.8-1h。

上述方案中，所述酸液在冶金污泥和填充柱內的泵送速度為4～10mL/min。

上述方案中，所述改性生物吸附劑的制備方法為：將交聯劑加入堿液I中混合均勻得混合液I，將有機胺加入堿液II中混合均勻得混合液II；將生物吸附劑干燥磨粉后加入混合液I中，加熱至40～60℃保溫反應30～120min，然后進行抽濾、洗滌，所得產物再加入混合液II中，于50～80℃下反應2～3h后進行抽濾、洗滌、干燥，即得所述改性生物吸附劑。

上述方案中，所述生物吸附劑為甘蔗渣或秸稈。

上述方案中，所述交聯劑為環氧氯丙烷或戊二醛。

上述方案中，所述堿液I和堿液II為碳酸鈉或氫氧化鈉溶液。

上述方案中，所述有機胺為聚烯丙基胺鹽酸鹽。

上述方案中，所述生物吸附劑、交聯劑和有機胺的質量比為1:(5～15):(0.5～1.5)。

上述方案中，所述生物吸附劑與含交聯劑的堿液的固液比為1:(10～40)g/ml，生物吸附劑與含有機胺的堿液的固液比為1:(5～15)g/ml。

上述方案中，洗脫步驟采用的洗脫劑為乙二胺四乙酸二鈉鹽，濃度為：0.01～1mol L^-1。

上述方案中，所述循環回流體系包括圓底燒瓶、蠕動泵、帶過濾頭的塑料管、玻璃填充柱；冶金污泥置于圓底燒瓶中，處理液通過帶過濾頭的塑料管泵入裝有改性生物吸附劑的填充柱后返回至圓底燒瓶中進行循環處理。

本發明采用酸浸聯合生物吸附法對冶金污泥中的銅進行動態浸出和富集分離，采用聯合的動態浸出方法可顯著降低銅在浸出液中的濃度，提高銅的浸出速度和浸取率，在從冶金污泥中浸取銅離子的同時快速實現銅離子的選擇性吸附分離及回收，可在短時間內實現冶金污泥中銅離子的高效分離。

本發明的有益效果是：本發明涉及的操作簡單，且時間短(在0.5～2小時內即可實現冶金污泥中銅離子的高效分離)、成本低、回收率高，為冶金污泥中銅的無害化處理和資源化回收提供了一種新方法。

具體實施方式

為了更好地理解本發明，下面結合實施例進一步闡明本發明的內容，但本發明不僅僅局限于下面的實施例。

以下實施例中，采用的冶金污泥取自湖北某冶煉廠，其中銅離子的含量為1wt％。

以下實施例中，采用的聚烯丙基胺鹽酸鹽的分子量為15000，由sigma試劑公司提供

實施例1

一種酸浸聯合生物吸附法動態分離回收冶金污泥中銅的方法，包括以下步驟：

1)改性生物吸附劑的制備：將10.0g干燥磨粉后的甘蔗渣和125mL環氧氯丙烷加入225mL濃度為2.5mol/L的氫氧化鈉中，于50℃下回流60min后抽濾、洗滌，所得的交聯吸附劑再加入到含5.0g聚烯丙基胺鹽酸鹽的100mL碳酸鈉溶液中(濃度10g/L)，在氮氣氛圍中加熱至70℃下回流3h，抽濾、洗滌，真空干燥后得改性生物吸附劑備用；

2)冶金污泥中銅的浸出及分離：室溫下，循環回流體系中，將150mL濃度為0.7mol/L的稀硝酸溶液以6.0mL/min的流速泵送經過10.0g經干燥、研磨的冶金污泥中，然后連續泵入(流速：6.0mL/min)裝有5.0g改性生物吸附劑的填充柱內進行銅離子的選擇性吸附分離，得處理液和剩余的冶金污泥浸出體系；

3)銅的回收：將步驟2)所得處理液以相同的流速再循環泵送至所得冶金污泥浸出體系中重復進行步驟2)所述銅離子同步浸出回收單元，處理50min后(從步驟1)開始計)，向填充柱內泵入0.5mol/L乙二胺四乙酸二鈉溶液洗脫回收銅，計算得銅的回收率達96.7％。

實施例2

一種酸浸聯合生物吸附法動態分離回收冶金污泥中銅的方法，包括以下步驟：

1)改性生物吸附劑的制備：將10.0g干燥磨粉后的稻桿和125mL環氧氯丙烷加入到225mL濃度為2.5mol/L的氫氧化鈉中，于50℃下回流60min后抽濾、洗滌，所得的交聯吸附劑再加入到含8.0g聚烯丙基胺鹽酸鹽的100mL碳酸鈉溶液中(濃度10g/L)，在氮氣氛圍中加熱至70℃下回流3h，抽濾、洗滌，真空干燥后得改性生物吸附劑；

2)冶金污泥中銅的浸出及分離：室溫下，循環回流體系中，將150mL濃度為1.0mol/L的稀鹽酸溶液以5.0mL/min的流速泵送經過10.0g經干燥、研磨的冶金污泥，然后連續泵入(流速：5.0mL/min)裝有10.0g改性生物吸附劑的填充柱內進行銅離子的選擇性吸附分離，得處理液和剩余的冶金污泥浸出體系；

3)銅的回收：將步驟2)所得處理液以相同的流速再循環泵送至所得冶金污泥浸出體系中重復進行步驟2)所述銅離子同步浸出回收單元，處理30min后(從步驟1)開始計)，向填充柱內泵入0.2mol/L乙二胺四乙酸二鈉溶液洗脫回收銅，計算得銅回收率達95.3％。

實施例3

一種酸浸聯合生物吸附法動態分離回收冶金污泥中銅的方法，包括以下步驟：

1)改性生物吸附劑的制備：將10.0g干燥磨粉后的玉米桿和125mL環氧氯丙烷加入到225mL濃度為2.5mol/L的氫氧化鈉中，于50℃下回流60min后抽濾、洗滌，所得的交聯吸附劑再加入到含10.0g聚烯丙基胺鹽酸鹽的100mL碳酸鈉溶液中(濃度10g/L)，在氮氣氛圍中加熱至60℃下回流3h，抽濾、洗滌，真空干燥后備用。

2)冶金污泥中銅的浸出及分離：室溫下，循環回流體系中，將150mL濃度為0.5mol/L的稀硫酸溶液以7.0mL min^-1的流速泵送經過10.0g經干燥、研磨的冶金污泥中，然后連續泵入(流速：6.0mL/min)裝有10.0g改性生物吸附劑的填充柱內進行銅離子的選擇性吸附分離，得處理液和剩余的冶金污泥浸出體系；

3)銅的回收：將步驟2)所得處理液以相同的流速再循環泵送至所得冶金污泥浸出體系中重復進行步驟2)所述銅離子同步浸出回收單元，處理50min后(從步驟1)開始計)，向填充柱內泵入0.4mol/L乙二胺四乙酸二鈉溶液洗脫回收銅，計算得銅的回收率達97.0％。

以上所述僅為本發明的優選實施方式，應當指出，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明創造構思的前提下，做出若干改進和變換，這些都屬于本發明的保護范圍。