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含鉻污泥鉻回收試驗研究

文檔作者：楊秀敏1 李玉林1 陳訓錚2 文檔來源： 1福州大學環(huán)境與資源學院 2福建農(nóng)林大學資源與環(huán)境學院		點擊數(shù)：	更新時間： 2024年07月25日
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畬鐳污澀鉻回收試驗研究
楊秀敏1李玉林1陳訓錚2
(1福州大學環(huán)境與資源學院福建福州350108
2福建農(nóng)林大學資源與環(huán)境學院福建福州3500021
摘要以福建省龍海市華字五金制造有限公司生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的含鉻污泥為研究對象．應用沉淀一溶解原理進行鉻回收
工藝技術試驗研究。研究結果表明，在鹽酸濃度為6mol／L，液固比為10，浸出時間為lh的條件下，鉻的浸取率達到94．19％；在溫
度為55—60。C時的酸性條件下，以鉻酸鉛的形式回收鉻，鉻的回收率可達97％以上，滿足含鉻污泥工業(yè)化回收鉻的技術要求。
關鍵詞含鉻污泥沉淀一溶解法鉻回收
中圖分類號：X703 文獻標識碼：A 文章編號：1672—9064(2012)05—075—03
含鉻污泥是電鍍、金屬加工、制革等行業(yè)產(chǎn)生的含鉻廢
水處理過程中派生的一類固體廢棄物．大部分以半固態(tài)形式
存在。據(jù)統(tǒng)計，僅含鉻電鍍污泥福建省每年產(chǎn)生量就達
22000ttll，加上其它含鉻污泥，數(shù)量十分巨大。鉻是一類“三致
物”．六價鉻會引起細胞的突變與癌變．三價鉻可透過胎盤對
胎兒的生長起抑制作用和致畸作用．因此．含鉻污泥被列入
《國家危險廢物名錄》o]：HWl7(表面處理廢物)和HW21(含
鉻廢物)。如何預防含鉻污泥的環(huán)境危害是環(huán)保領域當前面
臨的重大課題。
金屬鉻在金屬加工、電鍍等行業(yè)具有廣泛用途。從這個
意義上講．含鉻污泥又是一類寶貴資源，具有重大資源化利
用價值。從含鉻污泥中回收金屬鉻意義重大、前景廣闊、商機
無限。
福建省龍海市華宇五金制造有限公司是專業(yè)從事五金產(chǎn)
品加工的企業(yè)．年產(chǎn)生含鉻污泥數(shù)百t．其污染控制問題構成該
企業(yè)發(fā)展的重大環(huán)境制約因素。本文基于文獻資料類比陽]，根
據(jù)沉淀一溶解平衡原理．以龍海市華宇五金制造有限公司產(chǎn)
生的含鉻污泥為研究對象．以回收金屬鉻為目的，開展含鉻
污泥污染控制和資源利用技術研究．目的是為含鉻污泥鉻污
染控制和資源化利用提供一種高效、新型實用技術方法及相
應工藝技術參數(shù)．在降低含鉻污泥環(huán)境風險的同時，最大限
度回收金屬鉻．實現(xiàn)變廢為寶．廢物綜合利用的目的。
l 試驗
1．1 試驗材料及其理化性質
含鉻污泥的理化性質特征對其處理處置過程有重要的
影響?。因此．了解并分析含鉻污泥的理化特性是資源化利
用的基礎性工作。龍海市華宇五金制造有限公司含鉻污泥呈
綠色、半固態(tài)，含水率約81．1％。浸出毒性和重金屬含量分別
列于表l和表2。
由表1可知．龍海市華宇五金制造有限公司含鉻污泥的
浸出毒性超過《危險廢物鑒別標準浸出毒性鑒別》規(guī)定的標
準限值，對其進行污染控制十分必要。
表1 龍海市華字五金制造有限公司含鉻污泥浸出毒性
注：表中浸出毒性為靜態(tài)浸出毒性，采用水平振蕩法測定。
表2龍海華字五金制造有限公司含鉻污泥重金屬含量
由表2可知．龍海市華字五金制造有限公司含鉻污泥中
鉻的含量最多?；厥諆r值巨大。
1．2試驗方法及方案
1．2．1試驗研究技術路線
本試驗研究的技術路線如圖1所示。
1．2．2試驗方案
f1)鉻提
取試驗方案。
鉻回收工藝
中．鉻提取對
回收率有關鍵
性影響。鉻提
殘渣填埋
取方法包括酸圖1 含鉻污泥鉻回收試驗研究技術路線圈
浸取、堿浸取、微生物浸取等[9．io]。根據(jù)反應式MemO，+2yHq
2Me2++vH20及崔寶秋、李雪飛、P．T．de SoIIza e Silva等人的研
究。鹽酸是較好的金屬提取劑。本文決定采用鹽酸對含鉻污
泥中的鉻進行提取。試驗時。將適量的含鉻污泥與鹽酸混合，
經(jīng)過一段時間的浸取，使含鉻污泥中的鉻最大限度地進入液
相中?？紤]到液固比、浸出時間、酸的濃度對鉻提取的影響，
采用正交試驗進行優(yōu)化．水平因素如表3所示。
(2)鉻分離試驗方案。鉻提取后．由于其他金屬也會以離
子形式進入浸取液中．此時．通過分步沉淀可將鉻與其他金
屬分離：再通過氧化作用將沉淀鉻轉化為可溶態(tài)鉻，以便后
作者簡介：楊秀敏(1986。)，女，福建漳州人，碩士研究生，研究方向為固體廢物處理與資源化。
2叭2，No，5， 萬方數(shù)據(jù) o
表3鉻提取試驗正交水平因素一覽表
續(xù)鉻回收。鉻完全沉淀所需pH值約為6．0tn】，因此采用氫氧
化鈉將浸取液的pH值調(diào)節(jié)為6．0。
由于EBC內(nèi)。憂r(0H)3=-0．12V浸出時間>液固比。根據(jù)方
差分析．在顯著水平為0．25時鹽酸濃度對浸出效果是最顯
著的．而其他的影響因素對試驗的影響均較小。本試驗結果
說明．對于含鉻污泥回收鉻的工藝過程中采用酸提取法較為
簡單．只需控制鹽酸的濃度就可以取得較高的浸取率，在上
述工藝條件下，鉻的浸取率可達94．19％。
2．2鉻分離工藝及其參數(shù)優(yōu)化
用氫氧化鈉調(diào)節(jié)浸取液的pH值為6．0，可以使鉻較完
全地沉淀．實現(xiàn)鉻與其它金屬分離的目的。本文采用過氧化
氫將cr(Ⅲ)氧化成Cr(Ⅵ)，其正交試驗極差分析結果如表7
所示．
表7鉻分離正交試驗極差分析一覽表
由表中可見．過氧化氫氧化反應的最佳水平組合為：反
應溫度為60℃、反應體系的pH值為9．0～10．0、反應時間為
120min、過氧化氫用量為lOmUO．139Cr(Ⅲ)。隨著碳酸鈉的
加入，沉淀生成，又溶解，這是由于Cr(VI)與COs2-首先生成
沉淀，由于Cr2(CO。)，可用于堿中，隨著碳酸鈉的加入，沉淀
又會溶解。因此，反應體系的pH值不宜過低，否則生成的
Cr2(co，)，沉淀不易與其它物質分離。
2．3鉻回收工藝及其參數(shù)優(yōu)化
本文采用pb2+-]瞧鉻沉淀。根據(jù)文獻。鉻酸鉛沉淀反應所
需溫度為55～60℃m]，pH值和時間對沉淀反應的影響如表8
所示。由表8可看出，同樣的反應時間，當溶液的pH值增加
時，沉淀的Cr(Ⅵ)占總Cr(Ⅵ)的百分數(shù)逐漸減少，說明pH
值的增加是不利于沉淀反應的。在酸性條件下，隨著反應時
間的延長，沉淀的Cr(Ⅵ)占總Cr(Ⅵ)的百分數(shù)也在增大；
在中性或堿性條件下。沉淀的Cr(Ⅵ)占總Cr(Ⅵ)的百分數(shù)
隨反應時間的延長而減小。這是因為隨著pH值的增加以及
時間的延長。pb2+會與OH一生成Pb(OH)：沉淀，pb2+量一定
時．堿性條件下與CrO?-生成沉淀的Pbn比酸性條件下少。因
萬方數(shù)據(jù) 2012．No．5。
表8鉻酸鉛沉淀反應試驗結果一覽表
10
30
60
64．92
75．36
85．49
64．40
63．03
58．24
60．57
42．50
33．77
此。鉻酸鉛沉淀反應在酸性介質中反應較完全。
本文中鉻以鉻酸鉛的形式回收。按照GB／T 3184—2008
《鉻酸鉛顏料和鉬鉻酸鉛顏料》，對回收的鉻酸鉛進行性能檢
測。結果分別列于表9和表10。
表9鉻酸鉛純度與金屬鉻回收率
樣品105℃揮發(fā)分水溶物水萃取液水懸浮液
號／％ 含量／％ 酸堿度／mL pH值
由表中可見．按本方法回收的鉻酸鉛性能檢測結果較為
理想。但由于污泥中可能含有S0。知等其它可與pb2+發(fā)生沉淀
反應的離子。使鉻酸鉛沉淀中含有雜質，從而影響產(chǎn)品純度
及水萃取液的酸堿度。建議對含鉻污泥及鉻酸鉛進行熒光光
譜分析．確定是否存在其他干擾元素。
表11給出了回收后污泥殘渣中鉻的濃度。由表中可見．
應用沉淀一溶鋸平衡原理對福建省龍海市華宇五金制造有限
公司含鉻污泥中的鉻進行回收．回收后殘渣中鉻浸出濃度低
于《危險廢物鑒別標準浸出毒性鑒別》規(guī)定的標準限值，并
低于《危險廢物填埋控制標準》允許進入填埋區(qū)的控制限值，
滿足含鉻污泥污染控制的技術要求。
3結論
基于上述研究可以得到以下主要結論：
(1)采用鹽酸浸取含鉻污泥中的鉻，在鹽酸濃度為6mol／
L、液固比為10：1、常溫下振蕩1h的條件下，浸取率可達
94．19％。
(2)采用30％的過氧化氫對鉻進行分離，當反應溫度為
60℃、反應體系的pH值為9．0。10．0、反應2h后，Cr(Ⅲ)的轉
表11龍海華字五金制造有限公司含鉻污泥殘渣鉻浸出毒性
注：1．由技術路線圖可知。殘渣中鉻絕大多數(shù)為三價鉻。
2．浸出毒性為靜態(tài)浸出毒性，采用水平振蕩法測定。
化率可達90％以上。
(3)在酸性介質中，當溫度為55。60℃時鉻酸鉛沉淀最
完全．鉻的回收率達97％以上。
(4)污泥殘渣鉻浸出濃度低于《危險廢物鑒別標準浸出
毒性鑒別》規(guī)定的標準限值，滿足含鉻污泥污染控制的技術
要求。
綜上所述．本試驗研究結果表明應用沉淀一溶解平衡原
理從福建省龍海市華宇五金制造有限公司含鉻污泥中回收
鉻的工藝是可行的，操作簡單，成本低廉，回收率高，既可以
從含鉻污泥中回收大部分鉻，避免資源流失；叉可以有效降
低污泥中鉻的濃度及含鉻污泥污染環(huán)境的風險。
參考文獻
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環(huán)保，20019，29(4)
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中海油加快海上油氣開發(fā)
中海油近日公布了2012年第2批共26個中國海域區(qū)
塊，供外資合作開發(fā)油氣資源。其中22個區(qū)決位于南海，3
個渤海．1個東海，總共面積達7．3754萬km2。
2012．No．5．
這是繼2012年6月份中海油第l批開放9個區(qū)塊總面
積共16．0124萬km2海域后的第2次開放的海域．2次開放
海域面積已達23．3878萬km2，是2011年的4倍多。

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