申请日 2020.09.25
公开（公告）日 2021.01.15
IPC分类号 C10L1/32; C10L1/236; C10L1/10; C10L10/18; C10J3/00
摘要
本发明公开了一种废旧电路板与印染废水协同处理方法，包括如下步骤：（1）将废旧电路板粉碎后得到废旧电路板粉末，并进行预处理；（2）将预处理后的废旧电路板粉末、煤粉和添加剂加入印染废水中，混合搅拌均匀后得到水煤浆；（3）将水煤浆送入气化炉中，在1100~1500℃的温度和0.8~4.0MPa的压力下气化反应6~10s，得到合成气及炉渣。本发明将废旧电路板和印染废水制成水煤浆，水煤浆气化处理后，废弃物中的碳、氢元素变成CO和H2等合成气，可以作为燃料进行进一步利用，而气化过程中产生的液态熔渣经猝冷固化后形成玻璃态炉渣，将重金属等难降解的有害物质包裹在内，实现了废弃物的资源化利用和无害化处理。
权利要求书
1.一种废旧电路板与印染废水协同处理方法，其特征是，包括如下步骤：
（1）将废旧电路板粉碎后得到废旧电路板粉末，并进行预处理；
（2）将预处理后的废旧电路板粉末、煤粉和添加剂加入印染废水中，混合搅拌均匀后得到水煤浆；
（3）将水煤浆送入气化炉中，在1100~1500℃的温度和0.8~4.0MPa的压力下气化反应6~10s。
2.根据权利要求1所述的一种废旧电路板与印染废水协同处理方法，其特征是，步骤（1）中的预处理方法为：向废旧电路板粉末中加入硫酸和双氧水，40~60℃下搅拌反应1~3h。
3.根据权利要求2所述的一种废旧电路板与印染废水协同处理方法，其特征是，所述硫酸的浓度为5~6mol/L，双氧水的质量浓度为20~30%，废旧电路板粉末与硫酸和双氧水的添加比例为：1g：（40~50mL）：（8~10mL）。
4.根据权利要求1或2所述的一种废旧电路板与印染废水协同处理方法，其特征是，步骤（1）中，废旧电路板粉碎后过60~80目筛，得到废旧电路板粉末。
5.根据权利要求1所述的一种废旧电路板与印染废水协同处理方法，其特征是，步骤（2）中所述添加剂的制备方法为：将烯丙基聚氧乙烯醚、丙烯酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙烯磺酸钠及4-(1H-咪唑-1-基)-2-丁烯酸依次加入去离子水中，搅拌30~40min得到混合液；升温至75~85℃，搅拌状态下向混合液中滴加过硫酸铵溶液后搅拌保温反应5~6h，降温至50℃以下，用氢氧化钠溶液调节pH至6~7，得到所述添加剂。
6.根据权利要求5所述的一种废旧电路板与印染废水协同处理方法，其特征是，所述烯丙基聚氧乙烯醚、丙烯酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙烯磺酸钠及4-(1H-咪唑-1-基)-2-丁烯酸的摩尔比为1：（1.5~2）：（0.4~0.6）：（1.5~2），所述烯丙基聚氧乙烯醚、丙烯酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙烯磺酸钠及4-(1H-咪唑-1-基)-2-丁烯酸的总质量占混合液质量的35~45%。
7.根据权利要求5或6所述的一种废旧电路板与印染废水协同处理方法，其特征是，加入的过硫酸铵溶液中，过硫酸铵的质量为混合液质量的10~15%。
8.根据权利要求5或6所述的一种废旧电路板与印染废水协同处理方法，其特征是， 所述烯丙基聚氧乙烯醚的分子量为1600~2400。
9.根据权利要求1或5所述的一种废旧电路板与印染废水协同处理方法，其特征是，步骤（2）中所述废旧电路板粉末、煤粉、添加剂和印染废水的质量比为（35~70）：（100~200）：1：（60~150）。
10.根据权利要求1所述的一种废旧电路板与印染废水协同处理方法，其特征是，步骤（2）中所述的煤粉粒径≤1mm，混合搅拌的转速为300~600rpm，搅拌时间为5~20min。
说明书
一种废旧电路板与印染废水协同处理方法
技术领域
本发明涉及废弃物处理技术领域，尤其是涉及一种废旧电路板与印染废水协同处理方法。
背景技术
随着科技的发展，电子产品的更新换代速度不断加快，大量的电子电器产品的更迭带来了大量的电子废弃物，废旧电路板作为电子产品的核心部件，是最主要的电子废弃物。废旧电路板是玻璃纤维强化树脂和多种金属的混合物，由于其所含物质种类较多，分离分解工艺复杂，这些特点决定了废旧电路板的回收处理具有一定的难度。目前，废旧电路板回收处理方法一般采用直接掩埋法、焚烧法、水洗及裂解等方法，但在处理过程中都有有毒物质释放，易造成空气或土壤等环境的严重二次污染。
将废弃物与煤制备成水煤浆后用水煤浆气化炉进行协同处置，可以将废弃物中的碳、氢元素变成CO和H2等有用气体，同时将废弃物中有害物质分解或固化到玻璃态熔渣之中，实现废弃物处置彻底清洁化和资源利用最大化，是一种环保、节能、变废为宝的全新废弃物处置方式。例如，在中国专利文献上公开的“一种气化煤掺混石化废弃物的水煤浆及其制浆工艺”，其公告号CN106433822B，其组分包括煤、石化废弃物、添加剂和水，其中所述石化废弃物占水煤浆总质量的0～6％但不为零，所述添加剂添加量为干煤总质量的0～1.5‰但不为零。
但由于废旧电路板中铜等金属的含量较高，用于制备水煤浆时，会降低水煤浆的燃烧效率；并且容易在水煤浆中引入金属离子，而金属离子的存在会压缩煤表面的双电层，减弱煤粒间的静电斥力，使煤粒容易团聚，导致制得的水煤浆分散性和稳定性差。
发明内容
本发明是为了克服现有技术中的废旧电路板中金属含量高，与煤混合制备水煤浆进行协同处理时，会降低水煤浆的燃烧效率；并且容易在水煤浆中引入金属离子，使煤粒容易团聚，导致制得的水煤浆分散性和稳定性差的问题，提供一种废旧电路板与印染废水协同处理方法，将预处理后的废旧电路板与印染废水和煤按一定比例混合制成水煤浆后进行协同处理，实现了废旧电路板和印染废水的资源化利用和无害化处理，并且制得的水煤浆具有良好的分散性和稳定性，燃烧效率高，具有良好的应用价值。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种废旧电路板与印染废水协同处理方法，包括如下步骤：
(1)将废旧电路板粉碎后得到废旧电路板粉末，并进行预处理；
(2)将预处理后的废旧电路板粉末、煤粉和添加剂加入印染废水中，混合搅拌均匀后得到水煤浆；
(3)将水煤浆送入气化炉中，在1100～1500℃的温度和0.8～4.0MPa的压力下气化反应6～10s。
作为优选，步骤(1)中的预处理方法为：向废旧电路板粉末中加入硫酸和双氧水，40～60℃下搅拌反应1～3h。
作为优选，硫酸的浓度为5～6mol/L，双氧水的质量浓度为20～30％，废旧电路板粉末与硫酸和双氧水的添加比例为：1g：(40～50mL)：(8～10mL)。
作为优选，步骤(1)中，废旧电路板粉碎后过60～80目筛，得到废旧电路板粉末。
作为优选，步骤(2)中所述添加剂的制备方法为：将烯丙基聚氧乙烯醚、丙烯酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙烯磺酸钠及4-(1H-咪唑-1-基)-2-丁烯酸依次加入去离子水中，搅拌30～40min得到混合液；升温至75～85℃，搅拌状态下向混合液中滴加过硫酸铵溶液后搅拌保温反应5～6h，降温至50℃以下，用氢氧化钠溶液调节pH至6～7，得到所述添加剂。
作为优选，所述烯丙基聚氧乙烯醚、丙烯酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙烯磺酸钠及4-(1H-咪唑-1-基)-2-丁烯酸的摩尔比为1：(1.5～2)：(0.4～0.6)：(1.5～2)，所述烯丙基聚氧乙烯醚、丙烯酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙烯磺酸钠及4-(1H-咪唑-1-基)-2-丁烯酸的总质量占混合液质量的35～45％。
作为优选，加入的过硫酸铵溶液中，过硫酸铵的质量为混合液质量的10～15％。
作为优选，所述烯丙基聚氧乙烯醚的分子量为1600～2400。
作为优选，步骤(2)中所述废旧电路板粉末、煤粉、添加剂和印染废水的质量比为(35～70)：(100～200)：1：(60～150)。
作为优选，步骤(2)中所述的煤粉粒径≤1mm，混合搅拌的转速为300～600rpm，搅拌时间为5～20min。
本发明对废旧电路板进行预处理后，与煤粉混合制成水煤浆，然后将水煤浆进行气化处理，水煤浆气化处理后，废弃物中的碳、氢元素变成CO和H2等合成气，合成气是合成氨、合成甲醇等化学合成工艺的重要原料，可以进一步回收利用，而气化过程中产生的液态熔渣经猝冷固化后形成玻璃态炉渣，将重金属等难降解的有害物质包裹在内，实现了无害化处理。
为了提高制得的水煤浆的性能，本发明在制备水煤浆时采用印染废水与废旧电路板和煤粉进行复配。印染废水是我国排放量最大的工业废水之一，由于其碱性强、染料等难降解有机物含量高，处理较为困难。由于印染废水中含有大量表面活性物质，可以对煤粉起到分散作用，提高水煤浆的分散性，因此本发明将印染废水与废旧电路板和煤粉混合制成水煤浆，提高了水煤浆性能；同时，使用印染废水制备水煤浆减少了水煤浆制备过程中清洁水的消耗，实现了废物的资源化利用。
为了提高水煤浆的燃烧性能，本发明先用硫酸和双氧水对粉碎后的废旧电路板进行预处理，去除废旧电路板中的铜等金属物质，降低废旧电路板中的金属含量，保证后续制得的水煤浆的燃烧效率。但预处理后的废旧电路板会向水煤浆中引入大量金属离子，压缩煤表面的双电层，减弱煤粒间的静电斥力，使煤粒容易团聚，导致制得的水煤浆分散性和稳定性差。
因此本发明通过烯丙基聚氧乙烯醚与丙烯酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙烯磺酸钠及4-(1H-咪唑-1-基)-2-丁烯酸单体的共聚，制备了侧链带有咪唑基团和聚醚基团的聚羧酸系添加剂，在水煤浆中添加本发明中制得的添加剂后，添加剂可以通过疏水主链吸附在煤粒表面，羧酸基团和磺酸基团等亲水基团可以增强煤粒间的静电斥力，避免煤粒间的团聚；侧链上的醚键可以与水分子形成氢键，形成亲水性立体膜，提高了煤粒的分散稳定性；同时，本发明中的添加剂侧链上的咪唑基团可以有效络合预处理后的废旧电路板引入的Cu2+等金属离子，避免金属离子导致的压缩双电层现象，进一步保证了体系的分散性能；并且金属离子与咪唑基团络合后形成的空间结构可以使煤粒之间相互交联，对颗粒的沉淀产生机械阻力，有效阻止颗粒沉淀的发生，提高了体系的分散稳定性，制得的水煤浆具有良好的分散性、稳定性和燃烧效率。
本发明采用4-(1H-咪唑-1-基)-2-丁烯酸单体参与共聚，引入咪唑基团的同时还可以引入羧酸基团，提高了亲水基团的含量，避免咪唑基团与金属离子络合后对亲水基团的包裹作用减弱亲水基团间的静电斥力，从而影响水煤浆的分散性。
因此，本发明具有如下有益效果：
(1)将废旧电路板和印染废水制成水煤浆，水煤浆气化处理后，废弃物中的碳、氢元素变成CO和H2等合成气，可以作为燃料进行进一步利用，而气化过程中产生的液态熔渣经猝冷固化后形成玻璃态炉渣，将重金属等难降解的有害物质包裹在内，实现了废弃物的资源化利用和无害化处理；
(2)印染废水中含有大量表面活性物质，可以对煤粉起到分散作用，提高水煤浆的分散性，因此本发明将印染废水与废旧电路板和煤粉混合制成水煤浆，提高了水煤浆性能；同时，使用印染废水制备水煤浆减少了水煤浆制备过程中清洁水的消耗，实现了废物的资源化利用；
(3)先用硫酸和双氧水对粉碎后的废旧电路板进行预处理，去除废旧电路板中的铜等金属物质，降低了废旧电路板中的金属含量，提高了制得的水煤浆的燃烧效率；
(4)在水煤浆中添加侧链带有咪唑基团的添加剂，可以有效络合废旧电路板引入的金属离子，提高水煤浆的分散性和稳定性。
发明人 （黄河;孙宁;周志江;肖菊;吴健;郑小伦;陈锋;）
