一種高效去除污酸中重金屬的方法
【技術領域】
[0001]本發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領域。
【背景技術】
[0002]有色金屬冶金工業對國民經濟發展起了重要作用，但同時也對環境造成了嚴重污染。冶金工業過程中會產生大量的重金屬污染物，由于重金屬污染對人體危害大、持久時間長和不可降解等特點，我國環保部編制了《重金屬污染綜合防治“十二五”規劃》，指出從源頭防控重金屬污染。
[0003]在冶煉工業和制酸工業的生產過程中，會產生大量的污酸。污酸主要是在含產生的富含銅、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，石灰鐵鹽法會產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，但電解費用高。現在也有些新開發的污酸處理技術，如中國專利(公開號CN 104445095A)公開了一種滲析法離子交換法相結合的污酸處理方法，能耗低，處理渣量少，但固定投資高，維修困難。以及中國專利(公開號CN10351049A)公開了硫化法處理污酸的方法，重金屬硫化后，進行固液分離，再進行稀酸濃縮以回收硫酸，實現了資源的循環利用，但該方法需加入大量的堿性硫化物，增加處理成本。中國專利(CN102580484A)公開了一種高效脫除二氧化硫并催化副產硫磺，但是該方法是利用堿液為吸收劑，需要大量的堿液，成本高。

【發明內容】

[0004]針對現有對污酸中重金屬的處理方法存在的缺陷，本發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，進行自凈化，高效去除重金屬的方法；該方法實現了資源綜合化利用，且操作簡單、高效、綠色環保、成本低，滿足工業推廣應用。
[0005]為了實現上述技術目的，本發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中進行反應，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]本發明的技術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，通過發生復雜的自氧化還原反應生成S2032，S2032進而與重金屬離子反應生成重金屬硫化物沉淀，通過簡單的過濾分離工藝即可實現重金屬的分離。
[0007]本發明的高效去除污酸中重金屬的方法還包括以下優選方案:
[0008]優選的方案，污酸中加入單質硫作為催化劑。大量實驗研究發現，在單質硫的催化下，污酸中析出沉淀的速率明顯加快，且反應溫度明顯降低。
[0009]較優選的方案，單質硫加入量不大于污酸中重金屬離子的總摩爾量。
[0010]優選的方案，能場包括超聲場、微波場或熱場。
[0011]較優選的方案，能場要求超聲功率范圍為550?1500W、微波功率范圍為400?1000W、熱場溫度范圍為90?200 °C。
[0012]優選的方案，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節。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到要求，即無需通入二氧化硫煙氣進行調節。該方案通過工業廢氣二氧化硫煙氣來調節污酸中的亞硫酸根離子和亞硫酸氫根離子濃度，達到較高的二氧化硫煙氣吸收效率，以廢治廢，實現資源的綜合化利用。
[0013]較優選的方案，二氧化硫煙氣來源于鋼鐵、電力、有色、石化、化工或建材行業產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]優選的方案，污酸中包含銅、鉻、鎳、鋅中的至少一種。
[0015]本發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反應:
[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:
[0021]在添加硫作為催化劑的作用下反應:
[0022]S+S032 — S 2032(4)
[0023]S+HS03 — H ++S2032( 5)
[0024]在無硫催化劑條件下反應:
[0025]4HS03 — S 2032 +2 S042 +2H++Hz0(6)
[0026]3、重金屬離子沉淀反應:
[0027]S2032 +Cu2++H20 — CuS+S042 +2H+(7)
[0028]相對現有技術，本發明的技術方案的優勢在于:
[0029]本發明的技術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生成金屬硫化物的機理，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，得到副產的重金屬硫化物，同時還可以充分利用工業廢氣，使資源得到綜合利用。相對現有技術明顯的優勢如下:
[0030](1)本發明的技術方案充分利用污酸的自身組分進行沉淀反應，能將重金屬有效去除，生成的金屬沉淀易于回收分離，工藝簡單、條件易控，易于實現工業化；
[0031](2)本發明的技術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、燃煤發電等多個領域所產生的二氧化硫煙氣，煙氣溫度范圍廣，二氧化硫的濃度范圍寬；
[0032](3)本發明的技術方案采用污酸廢液作為反應液，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，同時可以利用其進行反應進行沉淀重金屬離子，屬于清潔生產，實現資源綜合化利用。
【附圖說明】
[0033]【圖1】為本發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】是實施例1所獲得金屬沉淀物XRD圖。
【具體實施方式】
[0035]以下【具體實施方式】旨在對本
【發明內容】
進行詳細說明，應當理解的是，此處所描述的【具體實施方式】僅用于說明和解釋本發明，并不用于限制本發明。
[0036]實施例1
[0037]利用Cu(N03)2、N