[发明专利]从经处理的纤维素生物质中提取金属污染物的方法

说明书

本发明涉及一种从经处理的纤维素或木质纤维素生物质中提取氧化金属污染物以回收金属的方法。所述处理还产生纤维素或木质纤维素生物质，其可用作生物燃料的原料、用于制造包含纤维素的材料，和提供其他可再生化学品的来源。

本发明涉及从经处理的纤维素或木质纤维素生物质中提取氧化金属污染物以回收金属的方法。所述处理还产生纤维素或木质纤维素生物质，其可用作生物燃料的原料，用于制造包含纤维素的材料，和提供其他可再生化学品的来源。

建筑行业使用的木材中有相当一部分是用金属类防腐剂处理的。这是为了在使用中保护木材免受微生物和昆虫的攻击。防腐剂含有铜(II)，有时还含有铬(VI)(如铬酸盐)和砷(V)(如五氧化二砷)。其他金属污染物也存在于木材中，如锌(II)、铁(II/III)和铅(II)。防腐剂处理过的木材的主要应用是甲板、栅栏、景观建筑、游乐场设备、船坞、游艇码头、电线杆、桥梁、高速公路声障、过山车、木地基和矿井。这些防腐剂配方是有毒的：铜(II)对水生生物是有毒的，并且已知砷(V)和铬(VI)对包括人在内的任何多细胞生物都是非常有毒的。尽管使用中的材料的浸出是有限的，但是已经引起了公共健康的关注。除此之外，当木材停止使用时，木材的不可降解性和防腐剂的毒性造成了明确的问题。

常用的防腐剂配方是碱性铜季铵盐(ACQ)、铜氮杂茂(CA，Tanalith E)和微粉化铜季铵盐(MCQ)，它们都含有大量的铜(最高达3700ppm)。铬酸化的砷酸铜(CCA，Tanalith C)是CuO、CrO₃和As₂O₅的混合物，在二十世纪三十年代至二十一世纪初期已被广泛使用。用CCA处理的木料可含有超过5000mg kg^-1的砷(V)和铬(VI)。这是最具有危害的木材处理，因此CCA的使用在2003～2004年在欧洲和美国严重缩减。然而，仍在使用的CCA处理过的木料将在未来的20～40年内带来严重问题。据报道，在加拿大未来20年内，不再使用的废弃的经CCA处理过的木材最高可达2.5×10⁶m³a^-1。据估计，到2030年美国将产生6～10×10⁶m³a^-1的经CCA处理的木材废料。

经处理的木料被归类为危险废物，并且不能直接用于生物质-热转化或再循环到面板用板或类似物中，因此造成专业处置(如填埋)的高昂成本。仅铜(Ⅱ)处理的木料可在监测的专业锅炉中焚化并废物还原至含金属的灰。相反，焚烧含有砷(V)的木材是有问题的，因为在热处理过程中产生的砷(V)化合物具有挥发性并且至少部分排放到大气中。

来自经处理的木材的金属添加剂的以下回收方法是正在使用或正在探索的：

(1)有控制填埋

未与地下水位接触的填埋被认为适合于处置经处理的木材废物。然而，填埋点正变得越来越稀缺，而填埋变得越来越昂贵。

(2)热处理和富含金属的灰的处置

由于对炉的规格和监测有高要求(英格兰东北部地区的木材废料地区市场评估，2007)，在英国不能运行用于对危险木料进行热处理的锅炉。然而，对于用较新的防腐剂(仅铜)处理的木材，热处理可能是可行的。铜化合物是非挥发性的，因此在被污染的生物质燃烧时，仅有一小部分(少于7％)作为飞灰逃逸到大气中。目前不存在从燃烧、气化或热解中获得价值的工艺。

(3)化学沉淀的金属离子的浸出和处置

已经提出从木材中浸出氧化的金属。文献中讨论的选项是：

a.用稀酸溶液或含有螯合剂的水溶液进行浸出。

b.废木材在浓硫酸中完全溶解。