[发明专利]一种从城市污泥中提取纳米贵金属和铁精粉的方法

说明书

本发明公开了一种从城市污泥中提取纳米贵金属(主要是Au和Pt)和铁精粉的方法。具体包括：(1)将脱水污泥在氮气下焙烧，磁选提取铁精粉；(2)将非磁性产物用盐酸/硝酸溶液浸渍，残渣可以填埋或者做建筑材料，浸出液用NaOH调整pH至6‑8；(3)随后将浸出液与乙醇：正己烷按照体积比为1:1:2混合，加入适量油酸钠，在65‑75℃回流2h，油相旋转蒸发回收正己烷，残渣可用于冶金；(4)将水相溶液加入0.1‑10重量份的油胺并与正己烷按照体积比1:1混合，在180‑220℃反应2‑12h，冷却后离心得到贵金属纳米粒子。本发明实现了城市污泥的资源化综合利用，可以获得铁精粉和贵金属纳米粒子两种高附加值产品。

技术领域

本发明涉及固废资源化领域，尤其涉及一种从城市污泥中提取纳米贵金属(主要是Au和Pt)和铁精粉的方法。

背景技术

随着工业生产的发展以及城市人口的持续增加，城市污水的产生量日益增长。

城市污水包括工业及市政污水，水质复杂，产生的污泥含有多种金属(As、Zn、Ni、Cd、Cr、Cu、Pb、Fe、Ag、Au、Pt)及营养成分(有机质、氮、磷、钾等)，含多种金属和营养物质的城市污泥若未能妥善处，将引发了土地的二次污染等问题，且导致了污泥中一些有价值的金属的流失。此外，污水处理厂每年的运行费用中有30％-50％用于污泥处理，因此高效处理城市污泥并降低成本已变成相关行业领域专家关心的问题与研究的热点。

国际上通常按照资源化、减量化、无害化、稳定化的原则处理城市污泥。当前城市污泥处理方式以卫生填埋、土地利用和焚烧为主，这些方法虽然缓解了城市污泥的处理压力，但也引发了土地的二次污染等问题，且导致了污泥中一些有价值的金属的流失。

由于在城市污水沉降过程中一般会使用聚铁絮凝剂，污泥中会有较多量的铁元素(高达783.4-3096.0mg·kg^-1,干重)，如能将这些Fe元素回收，处理城市污泥还能产生额外的收益。然而，人们对从污泥中提取Fe元素的相关报道还较少。

Au和Pt等贵金属具有高导电性和耐腐蚀性，在电子产品制造领域中无法被普通金属替代。自然界中贵金属有限的供应量和电子行业需求的持续增长，已经导致欧盟等组织将Au、Pt等贵金属标记为重要资源。

城市污泥中具有少量的Au、Pt、Pd等贵金属元素，但由于浓度较低，城市污泥中贵金属的回收成为一个有广阔商业前景且富有挑战的研究课题。

城市污泥是源于微生物的代谢和生物合成作用，有研究表明，利用微生物以作用有氧或厌氧的方式消耗城市污泥中的营养成分，并同时对金属元素进行富集是一种能高效处理城市污泥并资源化的途径之一。

科学家发现使用微生物细菌分解城市污泥，并发现细菌的胞外聚合物能通过网补、吸附和凝聚等作用于金属离子结合，从而达到有效沉淀的效果。科学家还发现褐藻在pH＝7的室温条件下对Au(III)具有很高的吸附量(DOI:10.1016/j.jhazmat.2008.11.064)。

科学家用改性的大肠杆菌回收实验室废水中的Pt，对Pt的最大吸附量高达108.8mg·g^-1(DOI:10.1016/j.biortech.2009.09.056)。这意味着经过微生物处理过的污泥中，贵金属含量可以达到贵金属矿的含量水平。然而，人们对从污泥中提取贵金属相关应用的报道目前还较少。