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锂矿加工 2024-09-30 20:22:23

金属提炼与回收技术(金属回收利用化学方法)

一、金属技术金属重金属处理方法有哪些

水中重金属常用处理方法有哪些

1、提炼生物吸附法

生物吸附是回收回收化学利用生物量(如发酵工业的剩余菌体)通过物理化学机制,将金属吸附或通过细胞吸收并浓缩环境中的利用重金属离子,由于重金属具有毒性,金属技术金属如果浓度太高,提炼活的回收回收化学微生物细胞就会被杀死。所以,利用必须控制控制被处理水的金属技术金属重金属浓度。

例如陈小霞等人用小球藻富集铬离子,提炼研究表明小球藻富集铬离子的回收回收化学机制主要表现是表面吸附和主动运输。在生长期和稳定期小球藻富集的利用铬以有机铬存在,而在衰亡期,金属技术金属小球藻富集的提炼铬以无机铬存在。

利用工业发酵后剩余的回收回收化学芽孢杆菌菌体或酵母菌吸附重金属,具体做法是首先用碱处理菌体,以便增加其吸附重金属的能力。然后通过化学交联法固定这些细胞,固定化的芽孢杆菌对重金属的吸附没有选择性(微生物在结合无机污染物上表现出选择性,多于大多数合成的化学吸附剂,微生物对金属的吸附和累积主要取决于不同配位体结合部位对对金属的选择性)。可以去除废水中的Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn去除率可达99%。吸附在细胞上的重金属可以用硫酸洗脱,然后用化学方法回收重金属,经过碱处理后的固定化细胞还可以重新用于吸附重金属。

2、硫酸盐还原菌净化法

脱硫弧菌属硫酸盐还原菌是厌氧化能细菌,它最大的特征就是在无自由氧的条件下,在有机质存在时通过还原硫酸根变成硫化氢,从中获得生长能量而大量繁殖;它繁殖的结果是使溶解度很大的硫酸盐变成了极难溶解的硫化物或硫化氢。这类细菌分布广泛,海洋、湖泊、河流及陆地上都能存在。在没有自由氧而有硫酸盐及有机物存在的地方它就能生长繁殖,其生长温度为25~35摄氏度,PH值为6.2~7.5.该细菌的作用可将废水中的硫酸根变成硫化氢,使废水中浓度较高的重金属Cu、Pb、Zn等转变为硫化物而沉淀,从而使废水中的重金属离子得以去除。

3、利用微生物的转化作用去除重金属。

微生物可以通过氧化作用、还原作用、甲基化作用和去烷基化作用对重金属和重金属类化合物进行转化。

细菌胞外的荚膜或粘膜层可产生多种胞外多聚体,胞外多聚体能够吸附自然条件下或废水处理设施中的重金属。其主要成分是多糖、蛋白质和核酸。

真菌的细胞壁内含几丁质,这和N----乙酰葡糖胺多聚体是一种有效的金属于放射性核素结合的生物吸附剂。经过氢氧化物处理的各类真菌暴露出来的几丁质、脱乙酰壳多糖和其他金属结合的配位体,形成菌丝层,可以有效的去除废水中的重金属。

六价铬具有强烈的毒性,其毒性是三价铬的100倍,而且能在人体内沉淀。由于六价铬很容易通过胞膜进入细胞,然后在细胞质、线粒体和细胞核中被还原为三价铬,三价格在细胞内与蛋白质结合为稳定的物质并且和核酸相作用,而细胞外的三价铬是不能参透细胞的,细菌利用细胞中的NADH作为还原剂,在厌氧或好氧的状态下,将六价铬还原为三价铬。如阴沟肠杆菌能抗10000µmol/l铬酸盐,在厌氧的条件下能使六价铬还原为三价铬,三价铬可以通过沉淀反应与水分离而被去除。

二、塑料的回收处理技术有哪些大多采用何种技术(物理OR化学)

塑料的回收处理技术以前大多采用化学方法,现在慢慢向物理方法转移。处理技术如下:

1传统处理回收技术

塑料工业发展的初级阶段就是废塑料处理和回收利用的低级阶段,传统的处理和回收利用技术较为简单,它主要包括直接回收再生、填埋或露天焚烧。

1. 1直接回收再生塑料生产的初级阶段由于成本较高,消费量较小,所以生产量不大,且人们对塑料特性要求较低.因此,只需对废塑料进行简单的清洗、分离和破碎就可作为新塑料的原料,可按一定比例加到新塑料中进行循环利用或几种混合加工成复合型塑料.

1. 2填埋或露天焚烧对于一些难处理的塑料,采用大面积填埋或露天焚烧,这是一种极为快捷的方法,但会造成二次污染填埋后,废塑料短时间内难彻底降解,且废塑料上沾有污染性的重金属、油污等,既浪费

2新型处理回收技术

近些年,环保引起了各国政府和人民的高度重视,使得废塑料的处理和回收利用技术飞速发展.在传统技术的基础上,一些新型的处理和回收利用技术应运而生,主要有燃烧热量化、裂解单体化和改性。

2. 1传统处理回收技术的改进直接回收再生既可一定程度上缓解废塑料对环境造成的危害,又可弥补塑料生产上原料的不足,所以有发展潜力,有待进一步改进.随着塑料工业的发展,功能塑料的增多和品种的增加向直接回收再生技术中的分离过程提出了挑战,分离技术的研究探讨就是此种方法的发展方向之一.

当前国内的大多数回收企业,主要是靠人工分离,纯度差,效率低且规模不大.

2. 2燃烧热量化此方法在国外是一种发展较为成熟的方法,国内尚属起步. 1987年,深圳建成了我国第一座工业化垃圾燃烧发电厂,既能燃烧废旧塑料,还能燃烧其它一些垃圾,一举两得.其技术和设备引自

日本,1988年投入运行,其工艺流程包括接收、焚烧、强通风、废气净化、除尘、灰渣处理等 10多个系统.此后,四川、沈阳等地也相继建成了此类发电厂.回收废塑料经加工处理后用作高炉喷吹燃料炼铁也可以带来较大的经济效益.利用废塑料作燃料烧制水泥是一种高效安全的热量再利用法.燃烧法需要解决的主要问题是如何消除燃烧炉中放出的有害气体,使它们对大气无污染,它制约着燃烧法的推广。

2. 3裂解单体化裂解废塑料可制备化工原料(乙烯、苯乙烯、焦油等)和液体燃料(汽油、柴油、液化气),国内对此技术的研究推广已有 10余年的历史.通常分为热裂解和催化裂解.

2. 3. 1热裂解废塑料的分离较为复杂,若将它们分类后再裂解,要花费一定的设备投资、能源和时间,回收成本较高.热裂解一般是在反应器中使那些无法分选和污染的废塑料加热到其分解温度(600~900℃)使其分解,吸收、净化得到可利用分解物,主要利用废塑料热裂解温度特性的差异。

2. 3. 2催化裂解热裂解反应温度要求高,难以控制.为降低温度,节约成本,提高产率,常使用催化剂催化裂解[ 26 ].废塑料催化裂解制燃料油技术在世界范围内已有成功的先例.我国的北京、西安、广州等城市也建立了一些小规模的废塑料油化工厂,.废塑料裂解催化剂的选择是该技术的关键所在我国在这方面的专利技术较多.表 1为 4种塑料裂解条件及主要产物.

2. 4. 1物理改性物理改性,即主要用物理方法使其改性,向废塑料中加入一定的溶剂和填料,提高一些通用废塑料的机械性能,使其再生利用.如将废旧聚氯乙烯( PV C)、聚苯乙烯( PS)改性成再生粒子;废旧P E T研磨成粉末并进行表面处理,填充到 PV C制品中,可明显提高 PV C制品的拉伸强度等.我国在废聚苯乙烯( PS)塑料的物理改性这方面研究较多,如将废聚苯乙烯和溶剂配成溶液再加填料制成模型成型剂,也有用纤维做填料制成保温材料等.

2. 4. 2化学改性化学改性是目前研究的热门领域.如废聚酯塑料与多元醇进行醇解、缩聚反应,合成一种应用广泛性能优良的 1730聚酯绝缘漆;秦梅等用 P E T废塑料醇解产物与马来酸酐、苯乙烯等进行酯化再生的方法得到了优良的 U P树脂,为 P E T废料的处理和回收利用提供了一条新途径;张春生等用丙烯酸和活性单体对废旧聚苯乙烯进行接枝改性,制备出有良好柔韧性的附着力、机械性能和耐候性好的涂料;废聚苯乙烯塑料( PS)与溶剂油、聚乙烯醇共混改性生产建筑密封剂,可用于门窗缝隙的密封;用废塑料改性生成吸油剂用于处理海上溢油事故等等.

三、如何利用废电池提取化学试剂

废电池中含有许多重要的化学物质如铜、锌、二氧化锰、氯化铵等,若能很好处理,可从中获得许多有用物质。根据电池的结构,可按以下方法进行处理。

1、收集铜帽:取下废电池盖,用小刀除去沥青,用钳子慢慢把碳棒拔出,取下铜帽集存,可做为实验或生产硫酸铜等化工产品的原料。

2、提纯氯化铵(NH4CI):用小刀把废电池外壳剥开,取出里边的黑色物质(它是由二氧化锰MnO2、炭粉、氯化铵、氯化锌等组成的混合物),然后加水(每节电池的黑色物质加水约50毫升),搅拌溶解,澄清后,进行过滤。把滤液加热蒸发,至滤液中有晶体出现时,改用小火加热,并不断搅拌(以防局部过热致使氯化铵分解)。待容器中剩下少量氯化锌(ZnCI2),如欲获得较纯的NH4CI,可利用NH4CI在350℃时升华的性质,把它和ZnCI2分开。

3、提纯二氧化锰:把在过滤时所剩余的黑色沉淀物,用水冲洗5-6次后放入铁瓢中。先用小火烘干,再在搅拌下用强火灼烧,以除去其中所含炭粉和有机物。到不冒火星时,再灼烧5-10分钟,冷却后即得MnO2。

4、制取锌粒:把从废电池剥下的铁壳,用水浸,洗去浆糊状物质。然后把锌壳敲扁。集中放在铁瓢中,加热至500℃左右(锌的熔点为419.4℃),锌即熔化,氧化物等杂质浮在表面,用铁丝把它刮去后,迅速地倒在一个打有许多小孔的铁彭瓢中,并不断地来回振摇铁瓢。液锌穿过铁瓢小孔,流入盛有冷水的缸内冷却,立即形成光亮的锌粒沉积在缸底。取出晒干,装备用或出售。

废电池回收利用技术简介

1.锌锰干电池

(1)湿法冶金法

该法基于Zn,MnO2可溶于酸的原理,将电池中的Zn,MnO2与酸作用生成可溶性盐进入溶液,溶液经过净化后电解生产金属锌和电解MnO2或生产其它化工产品、化肥等。湿法冶金又分为焙烧-浸出法和直接浸出法。

焙烧-浸出法是将废电池焙烧,使其中的氯化铵、氯化亚汞等挥发成气相并分别在冷凝装置中回收,高价金属氧化物被还原成低价氧化物,焙烧产物用酸浸出,然后从浸出液中用电解法回收金属,焙烧过程中发生的主要反应为:

MeO+C→Me+CO↑

A(s)→A(g)↑

浸出过程发生的主要反应:

Me+2H+→Me2++H2↑

MeO+2H+→Me2++H2O

电解时,阴极主要反应:

Me2++2e→Me

直接浸出法是将废干电池破碎、筛分、洗涤后,直接用酸浸出其中的锌、锰等金属成分,经过滤,滤液净化后,从中提取金属并生产化工产品。

反应式为:

MnO2+4HCl→MnCl2+Cl2↑+2H2O

MnO2+2HCl→MnCl2+H2O

Mn2O3+6HCl→2MnCl2+Cl2↑+3H2O

MnCl2+NaOH→Mn(OH)2+2NaCl

Mn(OH)2+氧化剂→MnO2↓+2HCl

电池中的Zn以ZnO的形式回收,反应式如下:

Zn2++2OH-→ZnO2-→Zn(OH)2(无定型胶体)→ZnO(结晶体)+H2O

(2)常压冶金法

该法是在高温下使废电池中的金属及其化合物氧化、还原、分解和挥发以及冷凝的过程。

方法一:在较低的温度下,加热废干电池,先使汞挥发,然后在较高的温度下回收锌和其它重金属。

方法二:先在高温下焙烧,使其中的易挥发金属及其氧化物挥发,残留物作为冶金中间产品或另行处理。

湿法冶金和常压治金处理废电池,在技术上较为成熟,但都具有流程长、污染源多、投资和消耗高、综合效益低的共同缺点。1996年,日本TDK公司对再生工艺作了大胆的改革,变回收单项金属为回收做磁性材料。这种做法简化了分离工序,使成本大大降低,从而大幅度提高了干电池再生利用的效益。近年来,人们又开始尝试研究开发一种新的冶金法--真空冶金法:基于废电池各组分在同一温度下具有不同的蒸气压,在真空中通过蒸发与冷凝,使其分别在不同温度下相互分离从而实现综合利用和回收。由于是在真空中进行,大气没有参与作业,故减小了污染。虽然目前对真空冶金法的研究尚少,且还缺乏相应的经济指标,但它明显克服了湿法冶金法和常压冶金法的一些缺点,因而必将成为一种很有前途的方法。

2.镍镉电池

Ni-Cd电池含有大量的Ni,Cd和Fe,其中Ni是钢铁、电器、有色合金、电镀等方面的重要原料。Cd是电池、颜料和合金等方面用的稀有金属,又是有毒重金属,故日本较早即开展了废镍隔电池再生利用的研究开发,其工艺也有干法和湿法两种。干法主要利用镉及其氧化物蒸气压高的特点,在高温下使镉蒸发而与镍分离。湿法则是将废电池破碎后,一并用硫酸浸出后再用H2S分离出镉。

3.铅蓄电池

铅蓄电池的体积较大而且铅的毒性较强,所以在各类电池中,最早进行回收利用,故其工艺也较为完善并在不断发展中。

在废铅蓄电池的回收技术中,泥渣的处理是关键,废铅蓄电池的泥渣物相主要是PbSO4,PbO2,PbO,Pb等。其中PbO2是主要成分,它在正极填料和混合填料中所占重量为41%~46%和24%~28%。因此,PbO2还原效果对整个回收技术具有重要的影响,其还原工艺有火法和湿法两种。火法是将PbO2与泥渣中的其它组分PbSO4,PbO等一同在冶金炉中还原冶炼成Pb。但由于产生SO2和高温Pb尘第二次污染物,且能耗高,利用率低,故将会逐步被淘汰。湿法是在溶液条件下加入还原剂使PbO2还原转化为低价态的铅化合物。已尝试过的还原剂有许多种。其中,以硫酸溶液中FeSO4还原PbO2法较为理想,并具有工业应用价值。

硫酸溶液中FeSO4还原PbO2,还原过程可用下式表示:

PbO2(固)+2FeSO4(液)+2H2SO4(液)→PbSO4(固)+Fe2(SO4)3(液)+2H2O

此法还原过程稳定,速度快,还可使泥渣中的金属铅完全转化,并有利于PbO2的还原:

Pb(固)+Fe2(SO4)3(液)→PbSO4(固)+2FeSO4(液)

Pb(固)+PbO(固)+2H2SO4(液)→2PbSO4(固)+2H2O

还原剂可利用钢铁酸洗废水配制,以废治废。Ni-MH电池、新型的锂离子电池随着近年手持电话和电子设备的发展得到了大量的应用。在日本,Ni-MH电池的产量,1992年达1800万只,1993年达7000万只,到2000年已占市场份额的近50%。可以预计,在不久的将来,将会有大量的废Ni-MH电池产生。这些废Ni-MH电池的正、负极材料中含有许多有用金属,如镍、钴、稀土等。因此,回收Ni-MH电池是十分有益的,有关它们的再生利用技术亦在积极开发中。

科技尤其是信息技术的发展,使得世界对电池的需求只会增多而不会减少,随之造成的电池污染和天然能源的消耗也将大大增加。各种回收利用技术虽日臻完善但毕竟治标不治本。因此科学家们提出了发展有利于环境保护与可持续发展的新型绿色环保电池。新型绿色环保电池是指近年来已投入使用或正在研制开发的一类高性能、无污染的电池。目前已经大量使用的金属氢化物镍蓄电池、锂离子蓄电池、正在推广应用的无汞碱性锌锰原电池和可充电电池都属于这一范畴;正在研制开发的聚合物锂或锂离子蓄电池、燃料电池、电化学贮能超级电容器等也可列入这一范畴。

从普莱德发明第一只铅蓄电池以来,化学电池已经有了140年的历史,其家族也日益壮大。但是,大量生产电池而造成的资源消耗和废电池所带来的环境污染也是有目共睹的。早在1992年,巴西召开的世界环境发展大会上通过的21世纪议程中就已明确提出了可持续发展的方针。与地球和谐相处,走保护环境和可持续发展的道路,是工业发展的大势所趋。加强废电池的环境管理:出台相应的法规政策并不断完善和发展废电池回收技术,扩大回收范围,即使尚无能力处理的也要有相应的措施,如填埋处理等。回收技术应朝着降低成本、尽量避免二次污染的方向发展。同时走发展新型绿色环保电池之路:发展高能量、无污染的绿色电池,在制造之初就将环境污染和资源消耗控制在最小。从而使生产和再生利用形成一个良性循环,才能真正做到利于民又无害于民、无害于自然。

参考资料:金元素在线分析仪