[实用新型]一种利用高压CO2对吸附重金属残渣进行连续脱附的实验装置

说明书

本实用新型公开了一种利用高压CO₂对吸附重金属残渣进行连续脱附的实验装置，包括高压反应釜及压紧密封固定于高压反应釜上的釜盖，高压反应釜一侧的气体钢瓶通过气管与进气总管的进气口连接，进气总管上连接有密封延伸至高压反应釜内液面以下的釜内进气管和密封延伸至蒸馏水水箱内的水箱进气管，蒸馏水水箱的底部连接有密封延伸至高压反应釜内的进水管，高压反应釜的上部设有与外界大气相通的连通管，高压反应釜的下部设有取样管开关阀。本实用新型连续脱附装置结构简单且使用方便，省时省力，便于实时监测脱附的重金属离子浓度，同时，大大提高了脱附效率，有利于重金属资源的浓缩回用。

技术领域

本实用新型属于连续脱附装置技术领域，具体涉及一种利用高压CO₂对吸附重金属残渣进行连续脱附的实验装置。

背景技术

目前，重金属污染问题日趋严重，不仅制约着经济的发展，同时也给人民的健康带来了极大的危害。环境中重金属污染物主要通过排放、泄漏等方式进入自然环境，对生物有明显的致癌变、致畸变和致突变作用。大量有毒重金属废弃物/废水的排放不仅严重污染环境、威胁人类健康，同时也造成了重金属资源的大量浪费。如何有效治理重金属污染是当今环境保护和资源综合利用的重要课题。有毒重金属的高效去除和高价值回用不但有利于缓解重金属的重要应用和严重污染之间的矛盾，也是实现国民经济可持续发展的必然要求。

吸附法因成本低、设备简单、操作容易、处理量大等优点，在处理重金属污染中表现出明显的优势，被认为是一种经济、有效去除有害重金属的方法，LDHs作为一种具有较大阴离子交换容量的插层材料，是很多阴离子型污染物（如CrO₄^2-，AsO₄³⁻，PO₄³⁻，F⁻，Sb(OH)₆⁻）的良好吸附剂。

然而，将重金属吸附固定在LDHs上仅是重金属有效治理的第一步，重金属能否高效脱附对实现重金属资源回用和吸附剂再生至关重要。目前对LDHs所吸附重金属的脱附方法主要有以下几种：（1）利用盐溶液（如氯盐、碳酸盐等）脱附，（2）添加高浓度的碱溶液（如氢氧化钠）脱附。这些方法的缺陷在于：（1）采用液体脱附剂，脱附出来的溶液不能有效浓缩；（2）得到的脱附液含杂质离子，无法直接回用。

为解决以上脱附方法的弊端，通过查阅相关文献，LDHs对CO₂也有良好的吸附效果，我们提出了CO₂脱附浓缩重金属并循环再生LDHs的思路。然而，CO₂脱附法脱附重金属的一次性脱附率不高，虽然采用气态CO₂多次间断脱附能够实现较高的脱附率，但同时带来了操作复杂、铬渣损耗且成本较高等问题，距离规模化、经济、高效处理含铬工业废水的需求尚有较大差距。为了进一步提高重金属的脱附效率，我们做了连续脱附的实验研究，并设计了连续脱附的实验装置，气态CO₂连续脱附法的优点在于：1）避免了盐溶液脱附带来的稀释和杂质问题，更益于重金属的浓缩富集和直接回用；2）通过调节CO₂压力再生LDHs，解决了焙烧还原法等带来的LDHs不稳定问题；3）同时实现重金属脱附和LDHs再生，减少操作步骤，利于降低成本。

发明内容

本实用新型为实现连续脱附以达到最大脱附效率的目的而提供了一种利用高压CO₂对吸附重金属残渣进行连续脱附的实验装置。首先向高压反应釜内通入CO₂，脱附一定时间后取出脱附液，再向高压反应釜中加蒸馏水进行脱附反应，经几次循环操作后可达到最大脱附效率，有利于脱附液的有效浓缩，避免了杂质离子的引入，保证了脱附液的纯度，有利于浓缩液的直接回用；通过在同一高压反应釜内的连续脱附，既减少了每次脱附时的残渣损耗，又省时省力，并且提高了最终的脱附效率，所脱附的高浓度浓缩液也符合环保部对重金属资源化回收利用的要求。