电镀污泥中铬的无害化处理及动力学分析

第36卷第2期2014年2月武汉工程大学学报J．WuhanInst．Tech．V01．36No．2Feb．2014文章编号：1674—2869(2014)02—0031—07电镀污泥中铬的无害化处理及动力学分析余训民+，黄雯琦，庄田(武汉工程大学环境与城市建设学院，湖北武汉430074)摘要：以某表面处理工业园电镀废水处理污泥为研究对象，以铬浸出率为指标，通过对重金属的浸出，分步回收达到无害化、资源化的目的．将污泥干燥、研磨，在不同浓度硫酸溶液中浸出，控制浸出时间、浸出温度和搅拌速率；浸出完成后抽滤使浸出液与残渣分离．采用正交试验法，确定对铬浸出效果影响因素的顺序为：硫酸浓度>搅拌速度>浸出时间>固液比．通过单因素优化试验，结果显示：当浸出温度为25℃、固液比为1：15、浸出时间为20min、搅拌速率为800r／min、硫酸体积分数为30％时，铬的浸出率最高．最后用黄钠铁矾法除铁，用焦亚硫酸钠还原六价铬，用氢氧化钠分步沉淀铬、镍重金属，锌则继续留在溶液中．电镀污泥的浸铬实验的浸出动力学研究结果表明硫酸作为浸出剂的反应级数为1，反应的速率常数为：k一0．0532e-4”倡1．关键词：含铬污泥；铬浸出；最佳浸出条件；反应级数；速率常数中图分类号：X703文献标识码：Adoi：10．3969／j．issn．1674—2869．2014．02．0070引言1实验部分铬是人体必须的元素之一，在糖代谢及脂代谢过程中起到了重要的作用．铬广泛分布于地壳中，其存在的氧化态一般从二价到六价．土壤岩石中存在的微量铬，一般为三价形式，由于工业因素，六价铬也作为一种氧化态广泛存在[1]．人体利用的铬通常为三价，大量摄入六价铬会带来致癌、致突变等不良影响，美国疾病控制中心毒害物质及疾病登记署在2007～2011年均将六价铬列为前20位优先监测的物质之一．由于电镀工业是我国的重要加工业，电镀铬广泛分布在各个行业中，含铬电镀污泥作为电镀废水处理的最终产物，若处置不当，可能引起地表水、土壤、地下水污染的二次污染，甚至危及生物链，造成严重的生态污染．随着电镀工业的发展，电镀污泥的公害问题日趋严重，电镀污泥无害化、资源化一直是环保科研的热点[2q]．铬本身是一种不可再生资源，而且我国的铬资源短缺，因此，从电镀污泥中回收铬具有重要意义L5书J．根据实际情况，某表面处理工业园废水处理选用化学沉淀法降低废水中的重金属浓度，直至达标排放，将化学沉淀法产生大量的污泥进行浓缩．笔者以鄂州表面处理工业园电镀废水处理后含铬污泥为主要研究对象，探究其浸出和沉淀的最佳条件及其反应动力学．1．1试剂与仪器1．1．1试剂硫酸(开封东大化工有限公司试剂厂)；氢氧化钠(天津市博迪化工有限公司)；无水碳酸钠(天津市密欧化学试剂有限公司)；重铬酸钾(天津市博迪化工有限公司)；焦亚硫酸钠(天津市密欧化学试剂有限公司)；高锰酸钾(天津市博迪化工有限公司)；亚硝酸钠(天津市福晨化学试剂厂)；二苯碳酰二肼(国药集团化学试剂有限公司)；丙酮(江苏强盛化工有限公司)；磷酸(开封东大化工有限公司试剂厂)；尿素(天津市博迪化工有限公司)．试剂均为市售分析纯．1．1．2仪器722E可见分光光度计；SHB—Ill循环水式多用真空泵；A一13箱式电阻炉；TAS一986ICP—AES等离子体电耦发射光谱仪；DZF一6020真空干燥箱；电子天平；DF一101B集热式磁力搅拌器；TGL一16G离心机；PHS一25型pH酸度计．1．2实验步骤含铬污泥中回收铬元素实验步骤如下：①将污泥放人干燥箱进行干燥；②将干燥后的污泥研磨至0．150mm；③采用X一射线能谱仪(SEM—EDS)对污泥粉末进行物相分析；④采用H。SO。溶液浸出污泥粉末中的重金属，探讨5种因素：固液比；搅拌速度，r／min；浸出时间，min；反应温收稿日期：2013—12—05作者简介：余训民(1957一)，男，湖北监利人，教授，硕士研究生导师．研究方向：环境化学．*通信联系人万方数据武汉工程大学学报第36卷罢0篓篡竺跫孽?髫紫罂导竺霎尝2结果及分析条件；⑤将浸出液抽滤，使浸出液与浸出残渣分’“，。、一“⋯离；⑥采用黄钠铁矾法除铁，过滤后用焦亚硫酸钠2．1物相分析(Na2$205)还原六价铬离子；⑦然后用NaOH溶液调采用X一射线能谱仪(SEM—DES)分析物相，节浸出液pH值，使铬、镍、锌重金属离子分步分离。结果见表1．表1含铬电镀污泥的元素含量Table1Elementcontentofchromiumelectroplatingsludge从表1可知，该污泥中Cr元素含量远高于其它元素，因此，从该污泥提取Cr元素并将其进行资源化利用具有重要意义．2．2浸出影响因素分析采用4因素(固液比；搅拌速度，r／rain；浸出时间，min；硫酸体积分数，％)3水平正交