[发明专利]一种利用城市生活垃圾焚烧飞灰制备氢氧化钠和氢氧化钾的方法

说明书

本发明公开了一种利用城市生活垃圾焚烧飞灰制备氢氧化钠和氢氧化钾的方法，包括以下步骤：(1)将水与城市生活垃圾焚烧飞灰混合，得到待处理飞灰浆；(2)将待处理飞灰浆倒入电动反应槽的样品处置区，进行电动处置；(3)将阴极电解液从电动反应槽的阴极室排出，通过微孔滤膜过滤，得到初始阴极电解液；(4)将初始阴极电解液倒入低温等离子体反应器中，进行低温等离子体照射，得到活化阴极液；(5)将活化阴极液通过纳滤膜过滤，得到净化活化阴极液，真空烘干，研磨，得到氢氧化钠和氢氧化钾。本发明通过联用电驱动与低温等离子体照射技术回收垃圾焚烧中的钠、钾元素，制备高价产物氢氧化钠和氢氧化钾，并实现产物纯化。

技术领域

本发明涉及城市生活垃圾焚烧飞灰的资源化利用技术领域，尤其涉及一种利用城市生活垃圾焚烧飞灰制备氢氧化钠和氢氧化钾的方法。

背景技术

城市生活垃圾焚烧飞灰是由烟气净化系统收集获得，含有重金属和二噁英类等污染物。而对城市生活垃圾焚烧飞灰的资源化利用主要通过高温熔融、水泥窑协同处置、建筑胶凝材料研发这三种途径实现。城市生活垃圾焚烧飞灰主要由O、Ca、Cl、Na、K、S、Al等元素组成，其中氯含量可高达飞灰自身质量的5％～25％。城市生活垃圾焚烧飞灰高氯的特性限制了其资源化途径的拓展与利用。脱氯成为城市生活垃圾焚烧飞灰资源化的前提。《生活垃圾焚烧飞灰污染控制技术规范》(HJ 1134-2020)对飞灰处理产物用于水泥熟料生产及其它资源化利用途径都提出了控制飞灰中可溶性氯含量的要求。当前，城市生活垃圾焚烧飞灰常温脱氯主要通过水洗和电动两种工艺实现。飞灰水洗后产生大量的高浓度含盐废水通常需要经过脱钙、过滤、结晶等环节处理，结晶产物主要为含有杂质的氯化钠和氯化钾。氯化钠和氯化钾市场价格便宜，因此通过水洗结晶获得的含有杂质的氯化钠和氯化钾回收途径窄，资源化阻力大。通过电动处置飞灰，飞灰中的氯可转化为氯气和次氯酸，而钾和钠则可转化为氢氧化钾和氢氧化钠。氢氧化钾和氢氧化钠市场价值远高于氯化钠和氯化钾，且可利用途径多。然而在电动过程中飞灰中大量的钙离子会协同钾和钠离子进入阴极液，从而导致获得的氢氧化钾和氢氧化钠产品含量较低，杂质含量较多。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用城市生活垃圾焚烧飞灰制备氢氧化钠和氢氧化钾的方法，以解决现有技术中存在的飞灰无害化处置和资源化利用的问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种利用城市生活垃圾焚烧飞灰制备氢氧化钠和氢氧化钾的方法，包括以下步骤：

(1)将水与城市生活垃圾焚烧飞灰混合，搅拌均匀，得到待处理飞灰浆；

(2)将待处理飞灰浆倒入电动反应槽的样品处置区，在阴阳极电极室分别加入水至没过样品处置区堆置的待处理飞灰浆，启动电源进行电动处置；

(3)电动处置后，将阴极电解液从电动反应槽的阴极室排出，通过微孔滤膜过滤，得到初始阴极电解液；

(4)将初始阴极电解液倒入低温等离子体反应器中，低温等离子体反应器底部曝入氧气，同时进行低温等离子体照射，得到活化阴极液；

(5)将活化阴极液通过纳滤膜过滤，得到净化活化阴极液，将净化活化阴极液真空烘干，研磨，得到氢氧化钠和氢氧化钾。

优选的，所述步骤(1)中，水与城市生活垃圾焚烧飞灰液固比为1～4:1mL/mg。

优选的，所述步骤(2)中，电动处置时间为2～12小时，电动处置过程中样品处置区加载的电压梯度为1～4V/cm，电动过程中样品处置区加载的电流为100～500A。

优选的，所述步骤(3)中，微孔滤膜的孔径为0.2～0.8μm。

优选的，所述步骤(4)中，低温等离子体照射的时间为1～4小时，低温等离子体照射的作用电压为10～50kV。

优选的，所述步骤(5)中，纳滤膜的孔径为1～10nm。