申请日2011.01.19
公开(公告)日2011.08.31
IPC分类号C02F103/24; C02F11/00
摘要
本发明提供了一种制革污泥中Cr3+与Fe3+的萃取方法，堆浸时选择稀硫酸，调节其PH为1～5，静态堆浸使固液比为1∶50，时间为1～7h，此时污泥中的金属离子进入硫酸溶液中，形成堆浸液;接着用5-10%的2-乙基己基磷酸-煤油萃取体系对堆浸液中的Fe3+进行萃取分离，调节pH为1.4～4.3，有机相和水相的体积比为1∶(0.5～2)，充分搅拌后静置分层，下层为萃余液，上层为含Fe3+的有机相;再接着，对含Fe3+的有机相选用5～8mol/L的盐酸进行反萃取后，即得到Fe3+;使用NaOH对萃余液进行金属离子的选择性沉淀分离，使Cr3+与其他金属离子有效地分离，继而进行酸化，得到Cr3+。
权利要求书
1.一种制革污泥中Cr3+与Fe3+的萃取方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：堆浸时选择稀硫酸，调节其PH为1～5，静态堆浸使稀硫酸的体积与制革污泥的质量之比为1∶50，时间为1～7h，此时污泥中的金属离子进入稀硫酸溶液中，形成堆浸液;
步骤2：用5-10%的2-乙基己基磷酸-煤油萃取体系对堆浸液中的Fe3+进行萃取分离，调节PH为1.4～4.3，有机相和水相的体积比为1∶(0.5～2)，充分搅拌后静置分层，下层为萃余液，上层为含Fe3+的有机相;
步骤3：选用5～8mol/L的盐酸对含Fe3+的有机相进行反萃取，得到Fe3+;使用NaOH对萃余液进行金属离子的选择性沉淀分离，使Cr3+与其他金属离子有效地分离，得到Cr3+。
2.如权利要求1所述的制革污泥中Cr3+与Fe3+的萃取方法，其特征在于：所述步骤2中，所述萃取体系和堆浸液以120～160r/min的速度搅拌3～5分钟。
3.如权利要求1所述的制革污泥中Cr3+与Fe3+的萃取方法，其特征在于：所述步骤3中，NaOH的PH为7～12。
4.如权利要求1或3所述的制革污泥中Cr3+与Fe3+的萃取方法，其特征在于：所述反萃取的有机相和酸相的体积比为5～6。
5.如权利要求4所述的制革污泥中Cr3+与Fe3+的萃取方法，其特征在于：所述反萃取的时间为20～60分钟。
6.如权利要求4所述的制革污泥中Cr3+与Fe3+的萃取方法，其特征在于：所述反萃取时，搅拌速度为130～140r/min。
说明书
制革污泥中Cr3+与Fe3+的萃取方法
技术领域
本发明涉及一种含铬污泥的处理方法，特别是一种制革污泥中Cr3+与Fe3+的萃取方法。
背景技术
制革工业产生的含铬生化污泥量大且重金属超标，现有的处理制革含铬污泥的方法主要有：碱沉淀法，污泥外运法，生物淋滤法，焚烧法，安全填满法等。其中碱沉淀含铬污泥最终还是要排放出来，或者要进行复杂的中性盐去除工艺，否则会影响铬鞣回用效果;污泥外运法由于制革污泥中含有铬，当其转换为其他原料，再次利用达到一定年限时，仍然会造成二次污染;生物淋滤法主要处理对象是积累了大量铬的生化污泥，其处理周期长，受微生物生长条件的限制，难以实现工业处理循环方式;焚烧法最终产物是含铬炉灰，与填埋一样，是两种常用的方法，但污泥的资源化利用率低;安全填埋法没有将资源有效的合理利用，现行国外的填埋要求越来越高，成本及其后期管理的困难也会逐步增大。
为了解决各种金属分离问题，基于可逆络合反应的溶剂萃取分离法被提出。溶剂萃取是分离性质相似的金属离子的重要方法。萃取体系的范围广泛，被萃取物从周期表的I A族到VIIIB族。随着萃取化学的发展针对不同的萃取对象，研究使用的萃取剂种类也愈多。其中胺类物质、有机膦是重要的络合剂，包括酸性有机膦和中性有机膦萃取剂萃取体系，目前，胺类物质萃取剂、有机膦萃取剂已开始应用于工业上。
堆浸法是指将矿石在地表适宜的位置筑堆，采用一定的布液方式将溶浸液布于矿堆，使溶浸液在矿堆渗滤的过程中有选择性地溶解浸出其中的有用成份，并收集浸堆底部流出的浸出富液，通过萃取、电积等方法提取回收贵金属的方法。堆浸技术在处理低品位金矿资源中广泛应用。我国生产规模达10万t/a，国外的年处理矿石量为150万t以上，其用于黄金的冶炼占黄金总产量的10%以上。堆浸技术在铀矿、铜矿的冶炼中已成为一项主要技术。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种制革污泥中Cr3+与Fe3+的萃取方法，通过堆浸将含铬制革污泥中的金属有效溶解，然后用有机磷对溶剂进行萃取，去除对铬鞣产生极大不良影响的Fe3+，对堆浸液中的铬进行资源化回收，将其再次用于制革行业，使铬达到回用的目的。
为实现上述目的，本发明还提供了一种制革污泥中Cr3+与Fe3+的萃取方法，包括以下步骤：
步骤1：堆浸时选择稀硫酸，调节其PH为1～5，静态堆浸使稀硫酸的体积与制革污泥的质量之比为1∶50，时间为1～7h，此时污泥中的金属离子进入稀硫酸溶液中，形成堆浸液;
步骤2：用5-10%的2-乙基己基磷酸-煤油萃取体系对堆浸液中的Fe3+进行萃取分离，调节PH为1.4～4.3，有机相和水相的体积比为1∶(0.5～2)，充分搅拌后静置分层，下层为萃余液，上层为含Fe3+的有机相;
步骤3：选用5～8mol/L的盐酸对含Fe3+的有机相进行反萃取，得到Fe3+;使用NaOH对萃余液进行金属离子的选择性沉淀分离，使Cr3+与其他金属离子有效地分离，得到Cr3+。
作为本发明的优选实施例，所述步骤2中，所述萃取体系和堆浸液以120～160r/min的速度搅拌3～5分钟;
作为本发明的优选实施例，所述步骤3中，NaOH的PH为7～12;
作为本发明的优选实施例，所述反萃取的有机相和酸相的体积比为5～6;
作为本发明的优选实施例，所述反萃取的时间为20～60分钟;
作为本发明的优选实施例，所述反萃取时，搅拌速度为130～140r/min。
本发明制革污泥中Cr3+与Fe3+的萃取方法至少具有以下优点：
(1)本发明通过堆浸的方法用H2SO4使污泥中的金属进入酸性溶液体系，使制革污泥中的金属离子浸出，堆浸效果良好，污泥残渣中Cr6+未检出，Cr3+的残留量为120mg/kg左右，低于制革工业污泥排放标准的规定。
(2)本发明应用具有高选择性的有机磷萃取体系分离污泥堆浸液中的铬和铁以及其他金属离子，萃取后目标金属残余低，萃取率可以达到96%，分离系数为748，便于Cr3+的循环利用，含铬污泥堆浸液经过两级萃取完全可以满足环保和工业需要。
(3)萃余液使用NaOH调节pH值，进行金属离子选择性沉淀分离，可以将Cr3+与Fe3+、Na+、Ca2+、K+等硫酸盐组分有效分离。有利于铬的资源化回收，将其再次用于制革行业，使铬达到了回用的目的。
具体实施方式
实施例1
步骤1：堆浸时选择稀硫酸，调节其PH为1，静态堆浸使固液比为1∶50，时间为3h，此时污泥中的金属离子进入硫酸溶液中，形成堆浸液。
步骤2：用5%的2-乙基己基磷酸(D2EHPA)-煤油萃取体系对堆浸液中的Fe3+进行萃取分离，调节PH为2.0，有机相和水相的体积比为1，控制搅拌时间为3min，搅拌速度为130r/min，澄清时间为7.5min，静置分层后，下层为萃余液，上层为含Fe3+的有机相。
步骤3：对含Fe3+的有机相进行反萃取，反萃取选用5mol/L的盐酸，搅拌速度为130r/min，反萃取的有机相和酸相的体积比为5，反萃时间为20min，反萃取后即可得到Fe3+，接着使用PH为8.5的NaOH对萃余液进行金属离子的选择性沉淀分离，使Cr3+与其他金属离子有效地分离，得到Cr3+。
实施例2
步骤1：堆浸时选择稀硫酸，调节其PH为2，静态堆浸使固液比为1∶50，时间为1h，此时污泥中的金属离子进入硫酸溶液中，形成堆浸液。
步骤2：用5%的2-乙基己基磷酸(D2EHPA)-煤油萃取体系对堆浸液中的Fe3+进行萃取分离，调节PH为3.5，有机相和水相的体积比为1∶2，控制搅拌时间为5min，搅拌速度为140r/min，澄清时间为3min，静置分层后，下层为萃余液，上层为含Fe3+的有机相。
步骤3：对含Fe3+的有机相进行反萃取，反萃取选用8mol/L的盐酸，搅拌速度为130r/min，反萃取的有机相和酸相的体积比6，反萃时间为30min，反萃取后即可得到Fe3+，接着使用PH为6.5的NaOH对萃余液进行金属离子的选择性沉淀分离，使Cr3+与其他金属离子有效地分离，得到Cr3+。
实施例3
步骤1：堆浸时选择稀硫酸，调节其PH为3，静态堆浸使固液比为1∶50，时间为5h，此时污泥中的金属离子进入硫酸溶液中，形成堆浸液。
步骤2：用10%的2-乙基己基磷酸(D2EHPA)-煤油萃取体系对堆浸液中的Fe3+进行萃取分离，调节PH为1.4，有机相和水相的体积比为2∶1，控制搅拌时间为5min，搅拌速度为120r/min，澄清时间为8min，静置分层后，下层为萃余液，上层为含Fe3+的有机相。
步骤3：对含Fe3+的有机相进行反萃取，反萃取选用5mol/L的盐酸，搅拌速度为140r/min，反萃取有机相和酸相的体积比为6，反萃时间为60min，反萃取后即可得到Fe3+，接着使用PH为9.5的NaOH对萃余液进行金属离子选择性沉淀分离，使Cr3+与其他金属离子有效地分离，得到Cr3+。
实施例4
步骤1：堆浸时选择稀硫酸，调节其PH为5，静态堆浸使固液比为1∶50，时间为7h，此时污泥中的金属离子进入硫酸溶液中，形成堆浸液。
步骤2：用10%的2-乙基己基磷酸(D2EHPA)-煤油萃取体系对堆浸液中的Fe3+进行萃取分离，调节PH为4.3，有机相和水相的体积比为1∶1.5，控制搅拌时间为4min，搅拌速度为160r/min，澄清时间为5min，静置分层后，下层为萃余液，上层为含Fe3+的有机相。
步骤3：对含Fe3+的有机相进行反萃取，反萃取选用6mol/L的盐酸，搅拌速度为135r/min，反萃取有机相和酸相的体积比为5.5，反萃时间为45min，反萃取后即可得到Fe3+，接着使用PH为12的NaOH对萃余液进行金属离子选择性沉淀分离，使Cr3+与其他金属离子有效地分离，得到Cr3+。
本发明步骤1中所述的固液比中的固体指制革污泥，液体指硫酸;所述5%或10%的2-乙基己基磷酸(D2EHPA)-煤油萃取体系指D2EHPA占煤油的体积比为5%或10%。
利用本发明的堆浸-萃取分离堆浸效果良好，污泥残渣中Cr6+未检出，Cr3+的残留量为120mg/kg左右，低于制革工业污泥排放标准的规定。堆浸液的萃取率可以达到96%，分离系数为748，便于Cr3+的循环利用，含铬污泥堆浸液经过两级萃取完全可以满足环保和工业需要。
以上所述仅为本发明的一种实施方式，不是全部或唯一的实施方式，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。