[发明专利]生物吸附溶液中有价金属离子制备超细粉体材料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及含金属离子的工业废水的净化与超细金属或合金及氧化物粉体材料的制备新方法，特别是提供了一种使现有工业废水净化处理过程显著增加附加价值和降低成本的新技术方案。

背景技术

采矿、选矿、冶金、金属加工与回收等行业都会产生大量的富含有价金属(本发明中有价金属特指除碱金属离子如锂、钠、钾和碱土金属离子如镁、钙等之外的其他金属阳离子，如铜、铁、锌、锰、镍、钴、铅、银、铟、铬、铋、稀土、钛、锆、钒、铌、钽等。)离子的工业废水，这些废水若不加控制、不加合理处理地外排，将会造成严重的环境污染、资源浪费，直接影响到这些行业的可持续性发展。

为了解决含有价金属离子的工业废水的达标排放问题，通常采用的水处理方法有中和沉淀法、硫化沉淀法、混凝沉降法等，具有处理方便、效率快、适应性强、较为经济等优点，比如中和沉淀法采用氢氧化钠、碳酸钠、氢氧化钙或氧化钙、碳酸钙、碳酸镁、氢氧化镁等碱性试剂加到废水中，使废水中的酸被中和、有价金属离子被沉淀成固体渣形式而得以分离浓缩；硫化沉淀则采用硫化钠、硫氢化钠、硫化氢、高分子合成硫化物等作为沉淀试剂，具有沉淀脱除金属离子的程度深、彻底等优点；混凝沉降则是采用高价铁盐、铝盐如硫酸铁、氯化铁、硫酸铝、氯化铝等或者聚铁、聚铝以及近年来较为流行的含铁生物制剂(生物铁)等水解形成的絮状氢氧化铁(铝)将废水中的有价金属离子吸附或者有价金属离子的水解沉淀物团聚沉降和裹挟脱除，从而达到净水的目的。以上处理方法的缺点也是明显的，比如对有些废水的金属脱除深度难以达标，尤其大量产生的含水沉渣如何无毒化安全处理，以及为了保证水处理的净化达标而往往需要多添加数倍的化学试剂在水中的残余问题，从废水处理的全流程角度来看，这些方法实际上尚存在不少难以克服的问题。从资源利用的理念来讲，以上处理工业废水的方法，基本上只关注水的净化和回用，而对水中的有价金属资源则仍然被视作一种有害环境的危险物质被转移到沉渣中，而没有得到合理的资源化利用，显然，这并不是一个先进、合理的工业废水处理思路和技术选择。如果能够将工业废水净化回用，而其中的有价金属资源也能够得到合理、方便的回收并实现高值化利用，那么就比传统的只关心水资源的回用和净化的做法要来得更先进和更合理。显然，如何从工业废水中经济、有效地提取和回收有价金属离子，则是关系到以上先进理念和技术思路是否行得通的关键。

按照以上的思路，有将以上沉淀渣送往有色金属冶炼厂作为配料一起进入其现有提取工艺生产线的实践，但是由于沉淀渣中含水量大、有价金属含量太低以及这些有价金属如铅、锌、镉、砷等价格普遍较低等缺点，使得该处理思路从经济上讲实际上并不具有可操作性。加上从沉淀渣中提取这些低含量的有价金属，又增加了额外的设备投入和工艺加长，因此，在现实的工业实践中试行不通的。而如果能够开发和设计一种方法，不仅能够将工业废水中的重金属离子高效脱除净化，还能够同时方便地、短流程地、简易地、不大幅度额外地增加操作成本和设备成本、还能较高纯度地浓缩出这些重金属离子，那么就可望真正地实现经济、高效地处理含金属离子的工业废水。

从工业废水中直接回收有价金属离子，比较成熟的技术有离子交换和吸附、膜分离、电渗析等技术，这些技术特别适合于低浓度金属离子的工业废水中较为经济有效地回收、富集和提取金属。离子交换树脂法从工业废水中富集金属离子，已经是很成熟的技术，但是离子交换树脂法也存在显著的一些问题：

1)树脂的价格昂贵；

2)树脂提取金属离子的选择性或抗干扰性不太好；

3)树脂富集金属离子的容量有限；

4)树脂的微孔容易堵塞而失效。即树脂性能对工业废水中夹杂的固体胶粒、絮状物、有机物质等很敏感，其表面大孔或微孔容易被工业废水中的各种复杂成分和杂质所堵塞而丧失或减弱富集金属离子的性能；

5)树脂的保存比较讲究，一般不能失水(过干)；

6)报废后的树脂如何安全、无害化的处理，尚未找到一个很好的方法。所以，从全流程的角度来看，离子交换法也存在对环境不友好等问题。吸附法则主要采用活性炭，对有价金属离子的吸附富集也存在与树脂类似的问题，价格昂贵、选择性富集性更差、吸附容量普遍较低、后处理麻烦等问题。膜分离则存在设施昂贵、维护成本高、膜孔容易堵塞等缺点，同样，电渗析也存在成本高、维护要求高等问题。