研究:电镀污泥中重金属的回收及固化处置

2019-05-10

电镀污泥是电镀废水处理之后剩余的产物,其中含有非常丰富的重金属,是非常典型的危险废物之一,对环境和人体健康带来非常大的威胁。

我国电镀污泥的资源化利用水平还比?#31995;停?#23384;在严重的二次污染。电镀污泥中重金属的回收以及固化处置研究是非常有必要的,在浸出重金属之后,利用沉淀法分离其中的重金属,然后对浸出的金属残渣进行固化,提升资源利用率。



电镀污泥的来源及其特点


1.电镀污泥来源


电镀污泥是电镀厂废水处理过程中必然产生的固体废弃物,目前常见的电镀废水处理方法就是在其中加入碱液,促进其沉淀,这也是电镀污泥的主要来源之一。


国内大半电镀厂都采用碱液沉淀的方法处理废水,必然会产生金属氢氧化物,经过污泥压滤脱水之后就会形成电镀污泥。


电镀废水的处理中会加入还原剂、酸、碱、氧化剂等药剂,所以电镀污泥中的物质种类非常多,成分也非常复杂。


根据电镀废水粗粒方式的不同将电镀污泥分为混合污泥和分质污泥两类,混合污泥是指经过将经过不同工艺和环节的污泥集中起来进行统一粗粒;分质污泥就是将不同的电镀废水分类处理,污泥中包含某种主要重金属。


国内外相关研究文献和处理技术都是以混合污泥为主要对象的。


2.电镀污泥的危害


电镀生产行业在全球范围内都属于重度污染行业,其中各类物质复杂,难以降解,性质非常不稳定。


如果不能科学合理地处置电镀污染物,那么其产生的后果将会非常严重。电镀污泥中的重金属很容易进入水和土壤,对环境造成破坏,甚至影响人类和动植物的健康。


土壤污染是指电镀污泥中的有害重金属逐渐向下渗透,进入土壤之后能够杀死微生物,土壤质量快速下降,导致农作物产量降低甚至枯死,对生态平衡带来非常严重的破坏。


土壤中的重金属进入瓜果植物,然后进入人体,对人类身体健康带来极大的威胁。水体污染也是一个非常严重的危害,电镀污泥如果未经妥善处理,那么下雨后将会产生大量含有污染物的液体,逐渐污染水体,带来极大的水资源安全威胁,直接影响依赖水体生存的动植物,造成更加严重的后果。


电镀污泥中存在的金属物质会通过食物链或者大气环境的方式进入人体,对人类健康产生极大威胁,轻者导致皮肤和呼吸道不适等,重者可能导致神经系统受损。甚至造成严重的器官障碍。




电镀污泥处理技水


1.资源化利用技术


资源化利用技术的一个研究热点就是?#19994;?#25805;作简单、成本低、效果好的电镀污泥资源化回收方法。


常见的资源化利用技术包括湿法提取、火法提取和制造建材三类:湿法提取?#21644;?#36807;化学方法将电镀污泥浸出的重金属物质分离出来,并保证重金属能够稳定地存在于溶液中。酸性、碱性和中性是常见的三种浸出剂。


在电镀污泥中,重金属多数是以氢氧化物的方式存在,所以中性浸出剂的应用较少。


常见的碱性浸出剂包括碳酸钠、碳酸铵以及氨水等,可选择?#21592;?#36739;高,但是这种方法并不能保证所有金属都可以浸出。常见的酸性浸出剂包括硝酸、盐酸以及硫酸等,不同的酸浓?#28982;?#20135;生不同的浸出效果,所以要根据电镀污泥的特点寻?#28082;?#36866;的方?#20581;?/span>


沉淀法、还原法和萃取法是三种常见的湿法提取重金属的方法。


湿法提取重金属具有非常良好的效果,在电镀污泥重金属回收中应用广泛,也是资源化利用最主要的方法。


火法提取:在高温的条件下分解电镀污泥,并回收其中的重金属,常用的火法提取方法包括煅烧、离子电弧、焚烧和微波等,也可以和碳进行热处理,创造高温条件。


高温处理能够减少电镀污泥的体积,有效降低其中的一部分有毒物?#21097;?#21487;?#28304;?#36827;金属物质反应,形成化合物或者单?#21097;?#20063;可以将火法提取和湿法提取的方式结合起来,联合使用提取电镀污泥中的重金属。


但是,使用火法提取必须有加热的过程,很可能带来重金属烟气污染等,这也是使用过程中应该避免和重视的问题。


制造建材:处理电镀污泥的一种方式就是将其制造成为建造材料,例如将其添加在水泥中,这是一种成本?#31995;停?#20063;比较理想的方法,但是目前尚处于实验阶段。


目前有将电镀污泥应用在红标砖制造中的案例。但是确?#29486;?#20013;的浸出毒性是否符合标准才是进一步推广这种方法的关键所在。


2.固化处置技术


固化处置是电镀污泥处理的最后一个环节,目的就是让重金属均保持在惰性状态,降低危?#25307;裕?#26368;后进行填埋处理。


固化就是在污泥中使用添加剂,让污泥变成紧密的无法流动的固体的过程,通过改变废物的强?#21462;?#28183;透性和可压缩性的方式来实现。


常见污染物质固化方式包括石灰固化、水泥固化、热固性材料固化、大型包封固化、玻璃固化?#21462;?/span>


固化处置包括四个基本步骤,首先是对废物进行预处理,也就是干燥、分选、破坏氧化物;第二步是在其中添加固化剂;第三种是凝固和混合;第四种是对其进行最终处理。


电镀污泥中重金属的固化技术发展逐渐呈现多样化趋势,效果也在逐渐趋于稳定,正在向着产业化?#36739;?#21457;展。




电镀污泥中重金属的回收及固化处置验证


1.重金属提取


采用实验的方式对电镀污泥中重金属的回收及固化处2017年5月期中国金属通报置进行验证,电镀污泥选择混合质的污泥,表面有油污,外观呈灰色。


电镀污泥中含有铁、锌、铜、镍等多种重金属。实验化学试剂的选择包括盐酸、硫酸、硝酸、硫化钠、氢氧化?#39057;人?#30897;试剂。


选择的实验设备包括酸度计、原子吸收分光光度计、天?#20581;?#24178;燥箱、搅拌器、过滤装置、萃取机?#21462;?#30005;镀污泥中重金属含量的分析项目多样,包括体积、含水率、重金属浓?#21462;H值、抗压性,以及产品物相?#21462;?/span>


含水率的计算是利用常压热千燥法测算得出;PH值是根据《水质PH值的测定玻璃电极法》中的相关规定进行测定;体积?#38382;?#20027;要用于计算增容比;重金属浓度的测算主要使用原子吸收光谱分析,用标准曲线法进行计算,如果是水溶液,那么可以直接测?#31185;?#20013;的重金属含量,如果是固体,需要将其转化到水溶液中,然后进行分析;产品物相可以利用x射线衍射仪来分析;抗压强度通过压力试验机来测定。


电镀污泥中重金属的氢氧化物沉淀过滤是非常困难的,如果采?#20204;?#27687;化物沉淀的方式来回收,那么重金属分离的?#35759;?#23558;会非常大。


所以采?#20204;?#27687;化物沉淀的方式提取其中的铬金属。除此之外,利用硫化沉淀的方式将其中的镍、锌和铜等逐步分离。


2.重金属固化


电镀污水经过浸出口会产生残渣,其中依旧含有少量重金属,这些重金属在处理过程中可能会深入土壤和地表水,进而造成环境污染。在填埋之前还需要进行毒性分析,决定是否需要进行固化处理。


如果浸出残渣中的含水率指标比较高,那就需要先进行脱水处理,在脱水之前要采用物理处理的方式进行调?#21097;?#25913;造颗粒结构,保证其具有良好的过滤性能。


常见调质方式包括热水解、湿性氧化以及水热干化等,最常见的方式就是无机化学盐化学法。


电镀污泥固化中可以采取多种不同的新型材料,包括石膏、环氧树脂等,可以根据?#23548;是?#20917;来选择合适的处理方?#20581;?/span>




结 语


电镀污泥中重金属的回收和固化处置对降低重金属危?#25307;浴?#25552;升资源利用?#31034;?#26377;重要的作用,本文的研究对指导电镀污泥中重金属处理应用具有重要作用,同时也具有?#27426;?#30340;理论意义。


文章来源:中国金属通报


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