《电镀污泥回收重金属的新工艺.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电镀污泥回收重金属的新工艺.doc（11页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、电镀污泥回收重金属的新工艺电镀企业在污水 处理过程中会产生电镀污泥，由于电镀工艺、镀件种类、废水 处理工艺的不同各有差异，污泥成分较复杂。电镀污泥处理不当， 将严重污染环境。同时电镀污泥中含有可以再利用的金属，如铜、 镍、铬、铁和锌等。污泥中某些重金属的含量远高于这些重金属在 矿石中的含量，具有很高的利用价值。即使电镀污泥中金属含量较 少，也可以富集。国内外采用不同方法回收锌、铬、铜和镍等金属。按照对电镀废水 处理方式的不同，可将电镀污泥分为分质污泥和混合污泥两大 类：前者是将不同种类的电镀废水分别处理而形成的电镀污泥，如 含铬污泥、含铜污泥、含镍污泥和含锌污泥等，分质 污泥在电镀废水处理过程
2、中就可以提取金属，减少污泥产生；后者是将不同种类 的电镀废水混合在一起进行处理而形成的电镀污泥。根据 电镀废水处理工艺或条件的不同，电镀污泥主要分为铬系污泥和非铬 系污泥 2 种：前者除含铬外还含铁、锌、镍和铜等金属的氢氧化物。实际上 多数电镀企业的废水经过处理后得到的大多是混合污泥，尤 其是在我国的珠三角地区，虽有大量的电镀企业，为节省处理电镀废 水的成本，多数得到的都是混合污泥。部分混合电镀污泥根据焚烧特 性可以用作水泥料，研究其不同特性，可以作无害化处理。但提取有 用金属更符合循环经济。本实验测定了某 镀饰厂电镀污泥中铜、锌、铬和镍含量，以不同的酸作为浸出 剂对电镀污泥进行了浸出实验，采
3、用铁合金还原剂常温还原低熔点 金属离子，使低熔点重金属与黑色金属铁、镍、铬有效分离。通过 调整 pH 值，最后沉淀出铁、镍、铬混合金属氢氧化物。1.实验材料与方法在酸性溶液中， 以银盐作催化剂，用过硫酸铵 Cr()氧化成 Cr ()。以苯基代邻氨基苯甲酸作指示剂，用硫酸亚铁铵溶液滴定Cr()，过量的硫 酸亚铁铵与指示剂反应，溶液呈亮绿色作为终点。根据硫酸亚铁铵 标准溶液的用量计算出固体废物浸出液中的总铬含量。在柠檬酸铵一氨水介质中，当有氧化剂碘存在条件下，镍与丁二酮肟作用产生 组成比为 1:4 的酒红色络合物，可于波长530nm 处进行分光光度的 测定，确定镍的含量。在弱酸性溶液中 ，Cu (
4、) 可被 K I 还原为 CuI 和碘单质，这 是一 个可逆反应，由于 CuI 溶解度比较小，当有 过量的 KI 存在时，反应定量地向右进 行，析出的碘用硫代硫酸钠标准溶液滴定，以淀粉为指示剂，间接测得铜 的含量。试样用盐酸溶解 ，在 pH 为 5.55.8 的条件下，以二甲酚橙为指示剂，用 EDTA标准滴定溶液滴定锌。实验用料取自某 镀饰厂电镀污水处理产生的电镀污泥 (含铜、铬、镍和锌 )。其电镀污泥含水率为 49.26，分析得出污泥中金属的 含 量分别为铜 1.51、铬 2.3 4、 镍 0.20和锌 13.37。电镀污泥的浸出 过程 500ml 的烧杯中进行，每次取烘干后的污泥的质量 5
5、g，用一定量的强酸边搅拌边浸出。以不同酸或混合酸、加酸量、液固比 、浸出时间为影响因素，研究其对金属离子浸出率的影响。从理论上计算， 上述所要处理的金属离子都能被酸浸出。实际上存在许多干扰因 素，多数研究人员实验结果金属浸出率在90左右。本实验要 找出主要干扰因素，实现金属离子、特别是重金属离子大于 95以上直至 99被浸出。图 1图 6 的实验基本条件如下：干污泥 5g，液固比(加入水质量与污泥质量之 比) 为 3:1，常温，电动搅拌 1h。实 验中分别加入分析级的盐酸 ( 36.7)、硫酸 ( 98)、硝酸 ( 68)和王水 (浓硝酸：浓盐酸=1:3 )各 10 mL。还原剂铁锰合金 成分
6、如下： Mn 83， C 0.4， S i 1.0，其余为铁，不含重金 属。用强碱调整 pH 值，沉淀黑色金属， pH 取值如表 1 所示。废水处理达标后排放 。表 1 一些氢氧化物沉淀和溶解所需的pH 值2. 结果与讨论2.1 不同酸浸出剂对金属浸出率的影响实验结果如图1图 3所示。实验结果表明 ，硫酸在本实验条件下，对污泥中 各种金属离子浸出率最高，盐酸次之。与其他作者实验结果相比，基本相同，但有的是盐酸浸出率最高，硫酸浸出率较差。原因是污 泥中有不同的干扰离子存在，不同厂家的电镀污泥成分不 同。2.2 加酸量对金属浸出率的影响实验结果如图4 所示 。由图 4 可知，其他实验条件不变，硫酸
7、加入量15mL 时，浸出率达到稳定的 高值，继续增加硫酸加入量意义不大；原因是酸量少时， 化学反应速度慢，加到 15mL 酸时， 理论计算达到了本实验生成硫酸盐化 学平衡所需要的酸量 2 倍，提高了反应速度。2.3 液固比对金属浸出率的影响实验结果如图 5 所示。由图 5可知，其他实验 条件不变，液固比为 3:1 时，浸出率达到最大值，增加 和减少液固比，浸出率都将降低，原因可能与液固反应界面接触是 否充分有关 。2.4 浸出时间对金属浸出率的影响加硫酸 15m L，常温。实验结果如图6 所示。浸出时间达到 1h 后，金属浸出率基本稳定，不同的搅拌强度对浸出平衡时间 有影响，通过强化搅拌实验，
8、发现实际影响不大。通过优化浸出工 艺参数之后，本实验金属铜锌、铬、 镍的浸出率分别为 97.38 、 94 .96和 92.00。其中铜锌的含量作 为一个整体分析和处理 ，是考虑将其作为铜合金生产原料不再分离。电镀污泥中回收 金属采用酸浸工艺国内外研究很多，陈凡植等研究采用了常温 下硫酸浸出、铁屑置换、多步沉淀净化制取硫酸镍和固化处理工艺综 合利用电镀污泥，得到海绵状铜粉，回收率达95，还可得到工业纯 的硫酸镍，镍回收率大于80。刘俊等研究了从电镀锌废 渣中回收制备锌产品的工艺条件，采用酸浸取、氧化除铁、锰和置换除去重金属离子等过程，制得了碱式碳酸锌和氧化锌 2 种产品，锌回收率达 到 80以
9、上。本实验电镀污泥中重金属浸出率达到97以上。浸出液与固体污泥分离以及重金属的回收率，参考上述 作者的研究结果，同样可以认为是非常重要的。金属离子浸出液从 污泥中高效、快速、 95 以上分离出来，是比较困难的。本实验选 择不同的调理剂，促进固体污泥中毛细水、吸附水有效分离。同时 采用多级的真空分离和离心分离技术，使浸出液快速有效分离，通 过分析达到 95以上。从浸出液中首先 要沉淀重金属，然后再沉淀黑色合金。用铁和锰铁合金块在浸出液中直接还原铜、镍和锌。25时在酸性溶液中有关离子的电极电位 分别是 Fe2+Fe：-0.440(V)，Cu2+Cu:0.345(V)，Ni2+N i：-0.257
10、(V)，实验中， pH 调至 4，加入化学计量(与铜离子反应 )的铁块，先还原 铜离子，分离后再加化学计量的铁(与镍离子反应 ) 还 原镍离子。2+25时 在中性溶液中有关离子的电极电位分别是，Zn Zn：-2+0.7628(V)，MnMn：-1.029(V)，用铁锰合金在调制pH=6.06.3 时 还原锌离子。发生的反应2+2+Fe+Cu Fe +Cu2+2+Fe+ Ni Fe+NiMn + Zn 2+ Mn 2 + +Zn沉淀物中取出远 超过化学反应加入量的锰铁块，固体物质为铜、镍和锌粉。通过 分析，浸出液中 99以上含量的铜、锌沉淀下来。然后根据表 1，调整 pH，沉淀出铁、锰、铬混合金
11、属氢氧化物。用铁锰合金作还原剂，部分铁和锰离子进入要处理的溶液。如不 处理锰离子，要引起排放的水二次污染。当调整 pH= 9.5 时，废水中锰离子浓度 经计算为 0.06mgL，经分析 为0.050.075mgL(国家废水一级排放标准2.0 mgL ) ，多数锰离子以 Mn (OH)的形式沉淀， 进入铁、铬金属氢氧化物混合物中，作为铁合金生产原料 。从以上数据看出 ，本工艺实现了重金属和黑色金属的有效分离和回收，金属的 浸出率和回收率相对较高，金属混合物可用于铜合金生产，黑色金 属混合物可用于铁合金生产。经比较，采用锰铁块常温还原低熔点金属 离子锌，比单独使用纯锰作还原剂费用低很多。不单 独去分离每一种金属离子，并采用锰铁合金作混合还原剂是本研究 的特色和创新点。3.结论( 1 )液固比 (加入水质量与污泥质量之比)为 3，常温，电动搅拌 1h 条件下，混合电镀污 泥金属离子酸浸效果如下：硫酸 >盐酸 >王水 > 硝酸。( 2 ) 液固比为 3，硫酸加入量为 15mL，时间 1h 条件下，混合电镀污泥中金属 铜锌、铬、镍的浸出率分别为 97.38、94.96和 92.0 0。( 3 )用铁和锰铁合金 块在浸出液中直接还原铜、镍和锌，浸 出液中 99以上含量的铜锌沉淀分离。调整pH， 沉淀出铁、 锰、铬混合金属氢氧化物。