电镀污泥处理技术的研究进展
2019-03-08 11:19:22
1 电镀污泥的固化/安稳化技能
现在,电镀污泥的固化/安稳化研讨首要会集在固化块体安稳化进程的机理和微观机制等方面。Roy等[2]以普通硅酸盐水泥作为固化剂,系统地研讨了含铜电镀污泥与搅扰物质硝酸铜的参加对水泥水化产品长时刻改变行为的影响,发现硝酸铜与含铜电镀污泥对水泥水化产品的结晶性、孔隙度、重金属的形状及pH等微量化学和微结构特征都有重要的影响,如固化体的pH随硝酸铜增加量的增加而呈显着的下降趋势,孔隙度则随硝酸铜增加量的增加而增大。Asavapisit等[3]研讨了水泥、水泥和粉煤灰固化系统对电镀污泥的固化效果,分析了固化体的抗压强度、淋滤特性及微结构等的改变特性,发现电镀污泥能显着下降两系统终究固化块体的抗压强度,原因是掩盖在胶凝材料表面上的电镀污泥按捺了固化系统的水化效果,但粉煤灰的参加不只能使这种按捺效果最小化,并且还能下降固化体中铬的浸出率,原因可能是粉煤灰部分替代高碱度的水泥后,使混合系统的碱度降到了有利于重金属氢氧化物安稳化的水平。Sophia等[4]以为,单一水泥处理电镀污泥的抗压强度优于水泥和粉煤灰混合系统,但只需水泥与粉煤灰的配比适合,相同能满意对铬的固化需求。而固化进程中粉煤灰的运用对铜的长时刻安稳性并无好处[5]。
增加剂的运用能改进电镀污泥的固化效果[6]。在电镀污泥的固化处置中,依据有害物质的性质,参加恰当的增加剂,可进步固化效果,下降有害物质的溶出率,节省水泥用量,增加固化块强度。在以水泥为固化剂的固化法中运用的增加剂品种繁复,效果也不同,常见的有活性氧化铝、硅酸钠、硫酸钙、碳酸钠、活性谷壳灰等[6]。
2 电镀污泥的热化学处理技能
热化学处理技能(如燃烧、离子电弧及微波等)是在高温条件下对废物进行分化,使其间的某些剧毒成分毒性下降,完成快速、显著地减容,并对废物的有用成分加以运用。近年来,运用热化学处理技能完成对危险废物电镀污泥的预处理或安全处置正引起人们的注重[7～9]。
现在,有关电镀污泥热化学处理技能的研讨,以对在燃烧处理电镀污泥进程中重金属的搬迁特性等问题的研讨比较突出。Espinosa等[10]对电镀污泥在炉内燃烧进程的热特性及其间重金属的搬迁规则进行了研讨,发现燃烧能有用富集电镀污泥中的铬,灰渣中铬的残留率高达99%以上,而在燃烧进程中,绝大部分污泥组分以CO2,H2O,SO2等形状流失,因而减容减重效果十分显着,减重可达34%。Barros等[11]运用水泥回转窑对混合燃烧电镀污泥进程进行了研讨,分析了增加氯化物(KCl,NaCl等)对电镀污泥中Cr2O3和NiO搬迁规则的影响,以为氯化物对Cr2O3和NiO在燃烧灰渣中的残留状况几乎没有任何影响,燃烧进程中Cr2O3和NiO都能被有用地固化在燃烧残渣中。刘刚等[12]运用管式炉模仿燃烧炉研讨电镀污泥的热处置特性时,分析了铬、锌、铅、铜等多种重金属的搬迁特性,以为燃烧温度在700℃以下时,污泥中的水分、有机质和蒸腾分就能被很好地去除,且高温能有用按捺污泥中重金属的浸出,但这种按捺对各种重金属的影响各不相同,如镍是不蒸腾性重金属,在燃烧灰渣中的残留率为100%,铬在灰渣中的残留率也高达97%以上,而锌、铅、铜的分出率则随燃烧温度的升高而有不同程度的增大。
在离子电弧、微波等其他热化学处理研讨方面,Ramachandran等[13]用直流等离子电弧在不同气氛下对电镀污泥进行处理,并对处理后的残渣及处理进程中发作的粉末进行了研讨,以为此法在完成铜、铬等有价金属收回的一起可将残渣转化成安稳的慵懒熔渣。Gan等[14]经过微波辐射对电镀污泥进行了解毒和重金属固化试验,发现微波辐射处理对电镀污泥中重金属离子的固化效果显著,原因可能是在高温枯燥与电磁波的一起效果下,有利于重金属离子同双极聚合分子之间发作激烈的相互效果而结合在一起,而经微波处理的电镀污泥具有粒度细、比表面积高、易结团等特性。
此外,热化学处理有利于下降电镀污泥中铬的毒性。Ku等[15]研讨了高温热处理电镀污泥进程中铬的毒性价态改变,以为高温热处理能将铬(Ⅵ)转化成铬(Ⅲ),且温度越高转化效果越显着;在经高温处理的电镀污泥中,首要以铬(Ⅲ)为主。Cheng等[16]将电镀污泥与黏土的混合物别离在900℃和1100℃的电炉中热维护4h后,对其间铬的价态进行了分析,发现在经900℃热维护处理的混合物中,铬(Ⅵ)占有绝对优势,而经1100℃热维护处理的混合物中,铬则首要以铬(Ⅲ)存在。
3 电镀污泥中有价金属的收回技能
3.1 酸浸法和浸法
酸浸法是固体废物浸出法中运用最广泛的一种办法[17],详细选用何种酸进行浸取需依据固体废物的性质而定。对电镀、铸造、冶炼等工业废物的处理而言,硫酸是一种最有用的浸取试剂[17],因其具有报价便宜、蒸腾性小、不易分化等特色而被广泛运用[18]。Silva等[19]以磷酸二异辛酯为萃取剂,对电镀污泥进行了硫酸浸取收回镍、锌的研讨试验。Vegli惏等[20]的研讨显现,硫酸对铜、镍的浸出率可达95%～100%,而在电解法收回进程中,二者的收回率也高达94%～99%。也可用其他酸性提取剂(如酸性)来浸取电镀污泥中的重金属[21]。Paula等[22]运用廉价工业浸取电镀污泥中的铬,浸取时将5mL工业(纯度为25.8%,质量浓度为1.13g/mL)增加到大约1g预制好的试样中,然后在150r/min的摇床上震动30min,铬的浸出率高达97.6%。
浸法提取金属的技能尽管有必定的前史[23],但与酸浸法比较,选用浸法处理电镀污泥的研讨报导相对较少,且以国内研讨报导居多。浸法一般选用溶液作浸取剂,原因是具有碱度适中、运用方便、可收回运用等长处[23]。选用络合分组浸出-蒸-水解渣硫酸浸出-溶剂萃取-金属盐结晶收回工艺,可从电镀污泥中收回绝大部分有价金属,铜、锌、镍、铬、铁的总收回率别离大于93%,91%,88%,98%,99%[24]。针对适于从浸液系统中别离铜的萃取剂难以挑选的问题,祝万鹏等[25]开发了一种名为N510的萃取剂,该萃取剂在火油-H2SO4系统中能有用地收回电镀污泥浸液中的Cu2+,收回率高达99%。王浩东等[26]对浸法收回电镀污泥中镍的研讨标明,含镍污泥经氧化焙烧后得焙砂,用NH3质量分数7%、CO2质量分数5%～7%的对焙砂进行充氧拌和浸出,得到含Ni(NH3)4CO3的溶液,然后对此溶液进行蒸腾处理,使Ni(NH3)4CO3转化为NiCO3·3Ni(OH)2,再于800℃锻烧即可得产品氧化镍粉。
酸浸或浸处理电镀污泥时,有价金属的总收回率及同其他杂质别离的难易程度,首要受浸取进程中有价金属的浸出率和浸取液对有价金属和杂质的挑选性操控[23]。酸浸法的首要特色是对铜、锌、镍等有价金属的浸取效果较好,但对杂质的挑选性较低,特别是对铬、铁等杂质的挑选性较差;而浸规律对铬、铁等杂质具有较高的挑选性,但对铜、锌、镍等的浸出率较低[8]。
3.2 生物浸取法
生物浸取法的首要原理是,运用化能自养型嗜酸性硫杆菌的生物资酸效果,将难溶性的重金属从固相溶出而进入液相成为可溶性的金属离子,再选用恰当的办法从浸取液中加以收回,效果机理比较复杂,包含微生物的成长代谢、吸附,以及转化等[27]。就现在能收集到的文献来看,运用生物浸取法来处理电镀污泥的研讨报导还比较少[28],原因是电镀污泥中高含量的重金属对微生物的毒害效果大大约束了该技能在这一范畴的运用[29]。因而,怎么下降电镀污泥中高含量的重金属对微生物的毒害效果,以及怎么培养出适应性强、治废效率高的菌种,仍然是生物浸取法所面对的一大难题[30],但也是处理该技能在该范畴运用的要害。
3.3 熔炼法和焙烧浸取法
熔炼法处理电镀污泥首要以收回其间的铜、镍为意图[31]。熔炼法以煤炭、焦炭为燃料和复原物质,辅料有铁矿石、铜矿石、石灰石等。熔炼以铜为主的污泥时,炉温在1300℃以上,熔出的铜称为冰铜;熔炼以镍为主的污泥时,炉温在1455℃以上,熔出的镍称为粗镍。冰铜和粗镍可直接用电解法进行别离收回。炉渣一般作建材质料。
焙烧浸取法的原理是先运用高温焙烧预处理污泥中的杂质,然后用酸、水等介质提取焙烧产品中的有价金属[7,8]。用黄铁矿废料作酸化质料,将其与电镀污泥混合后进行焙烧,然后在室温下用去离子水对焙烧产品进行浸取别离,锌、镍、铜的收回率别离为60%,43%,50%[8]。
4 电镀污泥的材料化技能
电镀污泥的材料化技能是指运用电镀污泥为质料或辅料出产建筑材料或其他材料的进程。Ract[32]展开了以电镀污泥部分替代水泥质料出产水泥的试验,以为即使是含铬电镀污泥在质猜中的参加量高达2%(干基质量分数)的状况下,水泥烧结进程也能正常进行,并且烧结产品中铬的残留率高达99.9%。Magalhes等[33]分析了影响电镀污泥与黏土混合物烧制陶瓷的要素,以为电镀污泥的物化性质、预制电镀污泥与黏土混合物时的拌和时刻,是决议陶瓷质量好坏的主导要素,如原始电镀污泥中重金属的品种(如铝、锌、镍等)和含量显着地决议着电镀污泥及其与黏土混合物的淋滤特性,而预制电镀污泥与黏土混合物时,剧烈或长时刻的拌和效果则有利于混合物的均匀化和烧结反响的进行。此外,将电镀污泥与海滩淤泥混合可烧制出合格的陶粒[34]。
5 结语
电镀污泥的处理一直是国内外的研讨要点,尽管有关人员在该范畴现已展开了许多研讨并取得了必定效果,但仍存在许多急需处理的问题,如传统的以水泥为主的固化技能、以收回有价金属为意图的浸取法存在对环境二次污染的危险等,要处理这些问题有必要采纳新的研讨途径。近年来,运用热化学处理技能完成对电镀污泥的预处理或安全处置为未来电镀污泥的处理供给了更宽广的开展空间和远景。新近的研讨显现,热化学处理技能在电镀污泥的减量化、资源化及无害化方面都有显着的优势,因而,必将成为未来电镀污泥处理范畴的一个重要研讨方向。
但是,因为热化学处理技能在电镀污泥处理方面的运用与研讨还比较少,许多问题还需进一步探究,如对热化学处理电镀污泥进程中重金属的搬迁特性、重金属在灰渣中的残留特性、热化学处理进程中重金属的分出特性及蒸腾特性等都需求深入研讨。
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