電鍍污泥處理技術的研究進展
摘要：電鍍(du)污泥中(zhong)含有大(da)量的(de)(de)鉻、鎘、鎳(nie)、鋅等(deng)重(zhong)金屬,是一(yi)種(zhong)典(dian)型的(de)(de)危(wei)險廢物。綜述了近年來國(guo)內(nei)外對(dui)電鍍(du)污泥處(chu)(chu)理(li)技(ji)(ji)術(shu)(shu)的(de)(de)研究進展,包括(kuo)固(gu)化(hua)(hua)/穩(wen)定化(hua)(hua)技(ji)(ji)術(shu)(shu)、熱(re)化(hua)(hua)學(xue)處(chu)(chu)理(li)技(ji)(ji)術(shu)(shu)、有價金屬回收技(ji)(ji)術(shu)(shu)和材料化(hua)(hua)技(ji)(ji)術(shu)(shu)等(deng)。對(dui)主要處(chu)(chu)理(li)技(ji)(ji)術(shu)(shu)的(de)(de)應(ying)用前(qian)景進行(xing)了分析,認(ren)為(wei)熱(re)化(hua)(hua)學(xue)處(chu)(chu)理(li)技(ji)(ji)術(shu)(shu)將成為(wei)未(wei)來電鍍(du)污泥處(chu)(chu)理(li)領(ling)域內(nei)的(de)(de)一(yi)個重(zhong)要研究方(fang)向。
關鍵詞：危險廢物;電鍍污泥;重金屬(shu);固化(hua);穩定化(hua);熱化(hua)學處理;資源(yuan)化(hua)
電(dian)(dian)鍍(du)(du)污(wu)泥是電(dian)(dian)鍍(du)(du)廢(fei)(fei)(fei)水處理過(guo)程中(zhong)產生的(de)(de)排放物,其中(zhong)含有(you)大量的(de)(de)鉻(ge)、鎘、鎳(nie)、鋅(xin)等有(you)毒重金屬,成(cheng)分(fen)十分(fen)復雜。在(zai)我國《國家危險(xian)廢(fei)(fei)(fei)物名(ming)錄》(環(huan)發[1998] 89號)所列出的(de)(de)47類(lei)(lei)危險(xian)廢(fei)(fei)(fei)物中(zhong),電(dian)(dian)鍍(du)(du)污(wu)泥占了其中(zhong)的(de)(de)7大類(lei)(lei),是一種典型的(de)(de)危險(xian)廢(fei)(fei)(fei)物。目前(qian),由于我國電(dian)(dian)鍍(du)(du)行業存在(zai)廠點多、規模(mo)小、裝備水平低及污(wu)染治理水平低等諸多問題,大部分(fen)電(dian)(dian)鍍(du)(du)污(wu)泥仍(reng)只是進行簡單的(de)(de)土地(di)填埋(mai),甚(shen)至隨意(yi)堆(dui)放,對環(huan)境造成(cheng)了嚴(yan)重污(wu)染[1]。因此,如何采(cai)取有(you)效(xiao)的(de)(de)技術(shu)處理處置電(dian)(dian)鍍(du)(du)污(wu)泥,并實現其穩定化、無害化和(he)資(zi)源(yuan)化,一直都是國內外的(de)(de)研(yan)究(jiu)重點。
本(ben)文綜述了國(guo)內外(wai)電鍍污泥處理技術的研究進(jin)展。
1 電鍍污泥的固化/穩定化技術
目前,電(dian)鍍污泥(ni)(ni)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)固(gu)(gu)(gu)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)/穩(wen)定(ding)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)研究(jiu)主要集中在固(gu)(gu)(gu)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)塊體(ti)穩(wen)定(ding)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)過(guo)程的(de)(de)(de)(de)(de)(de)機理和(he)微觀(guan)機制(zhi)等方面(mian)(mian)。Roy等[2]以(yi)普通(tong)硅酸(suan)鹽水(shui)(shui)泥(ni)(ni)作為固(gu)(gu)(gu)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑,系統地(di)研究(jiu)了含銅(tong)電(dian)鍍污泥(ni)(ni)與干擾物質硝(xiao)酸(suan)銅(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)加入對(dui)(dui)水(shui)(shui)泥(ni)(ni)水(shui)(shui)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)產物長(chang)期變化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)行為的(de)(de)(de)(de)(de)(de)影響,發(fa)現硝(xiao)酸(suan)銅(tong)與含銅(tong)電(dian)鍍污泥(ni)(ni)對(dui)(dui)水(shui)(shui)泥(ni)(ni)水(shui)(shui)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)產物的(de)(de)(de)(de)(de)(de)結晶性(xing)、孔隙度(du)、重(zhong)金(jin)屬(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)形態(tai)及pH等微量化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)學和(he)微結構特征都有重(zhong)要的(de)(de)(de)(de)(de)(de)影響,如固(gu)(gu)(gu)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)體(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)pH隨(sui)硝(xiao)酸(suan)銅(tong)添(tian)加量的(de)(de)(de)(de)(de)(de)增加而(er)呈(cheng)明(ming)顯的(de)(de)(de)(de)(de)(de)下降(jiang)趨勢,孔隙度(du)則隨(sui)硝(xiao)酸(suan)銅(tong)添(tian)加量的(de)(de)(de)(de)(de)(de)增加而(er)增大。Asavapisit等 [3]研究(jiu)了水(shui)(shui)泥(ni)(ni)、水(shui)(shui)泥(ni)(ni)和(he)粉(fen)煤(mei)灰(hui)(hui)固(gu)(gu)(gu)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)系統對(dui)(dui)電(dian)鍍污泥(ni)(ni)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)固(gu)(gu)(gu)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)作用(yong),分析了固(gu)(gu)(gu)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)體(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)抗(kang)(kang)壓強度(du)、淋濾特性(xing)及微結構等的(de)(de)(de)(de)(de)(de)變化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)特性(xing),發(fa)現電(dian)鍍污泥(ni)(ni)能明(ming)顯降(jiang)低兩系統最(zui)終固(gu)(gu)(gu)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)塊體(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)抗(kang)(kang)壓強度(du),原因是(shi)覆蓋在膠凝材料表(biao)面(mian)(mian)上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)電(dian)鍍污泥(ni)(ni)抑(yi)制(zhi)了固(gu)(gu)(gu)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)系統的(de)(de)(de)(de)(de)(de)水(shui)(shui)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)作用(yong),但粉(fen)煤(mei)灰(hui)(hui)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)加入不僅能使這種抑(yi)制(zhi)作用(yong)最(zui)小化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua),而(er)且還能降(jiang)低固(gu)(gu)(gu)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)體(ti)中鉻的(de)(de)(de)(de)(de)(de)浸出(chu)率,原因可能是(shi)粉(fen)煤(mei)灰(hui)(hui)部分取代高堿(jian)度(du)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)水(shui)(shui)泥(ni)(ni)后(hou),使混合系統的(de)(de)(de)(de)(de)(de)堿(jian)度(du)降(jiang)到了有利(li)于重(zhong)金(jin)屬(shu)氫(qing)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)物穩(wen)定(ding)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)水(shui)(shui)平。Sophia等[4]認為,單一水(shui)(shui)泥(ni)(ni)處理電(dian)鍍污泥(ni)(ni)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)抗(kang)(kang)壓強度(du)優于水(shui)(shui)泥(ni)(ni)和(he)粉(fen)煤(mei)灰(hui)(hui)混合系統,但只(zhi)要水(shui)(shui)泥(ni)(ni)與粉(fen)煤(mei)灰(hui)(hui)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)配比適宜,同樣能滿足對(dui)(dui)鉻的(de)(de)(de)(de)(de)(de)固(gu)(gu)(gu)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)需(xu)要。而(er)固(gu)(gu)(gu)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)過(guo)程中粉(fen)煤(mei)灰(hui)(hui)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)使用(yong)對(dui)(dui)銅(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)長(chang)期穩(wen)定(ding)性(xing)并無益處[5]。
添加劑(ji)的(de)(de)(de)使用能改善電(dian)鍍污泥(ni)(ni)(ni)的(de)(de)(de)固(gu)(gu)(gu)化(hua)(hua)(hua)效(xiao)果[6]。在電(dian)鍍污泥(ni)(ni)(ni)的(de)(de)(de)固(gu)(gu)(gu)化(hua)(hua)(hua)處置(zhi)中,根據有害物(wu)(wu)質的(de)(de)(de)性(xing)質,加入適(shi)當的(de)(de)(de)添加劑(ji),可提高固(gu)(gu)(gu)化(hua)(hua)(hua)效(xiao)果,降(jiang)低有害物(wu)(wu)質的(de)(de)(de)溶出率(lv),節約水泥(ni)(ni)(ni)用量(liang),增加固(gu)(gu)(gu)化(hua)(hua)(hua)塊強度。在以(yi)水泥(ni)(ni)(ni)為固(gu)(gu)(gu)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)的(de)(de)(de)固(gu)(gu)(gu)化(hua)(hua)(hua)法中使用的(de)(de)(de)添加劑(ji)種類繁多,作用也不(bu)同(tong),常見的(de)(de)(de)有活(huo)性(xing)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鋁、硅酸(suan)鈉(na)、硫酸(suan)鈣(gai)、碳酸(suan)鈉(na)、活(huo)性(xing)谷(gu)殼(ke)灰等(deng)[6]。2 電(dian)鍍污泥(ni)(ni)(ni)的(de)(de)(de)熱化(hua)(hua)(hua)學處理技術
熱化(hua)學(xue)(xue)處理技術(如焚(fen)燒、離子電弧(hu)及微波等(deng))是(shi)在高溫條件下(xia)對(dui)廢(fei)物(wu)進(jin)行分(fen)(fen)解,使其中的某(mou)些劇(ju)毒成分(fen)(fen)毒性降低,實現(xian)快速、顯著地減(jian)容,并(bing)對(dui)廢(fei)物(wu)的有(you)用成分(fen)(fen)加以利用。近年(nian)來,利用熱化(hua)學(xue)(xue)處理技術實現(xian)對(dui)危險廢(fei)物(wu)電鍍(du)污泥的預處理或安(an)全處置(zhi)正引起人們的重視[7～9]。
目前,有(you)關電鍍污(wu)(wu)泥(ni)(ni)熱(re)化學處理技術(shu)的(de)(de)(de)研(yan)(yan)究,以對(dui)(dui)在焚(fen)(fen)(fen)燒(shao)(shao)(shao)處理電鍍污(wu)(wu)泥(ni)(ni)過程(cheng)(cheng)(cheng)中(zhong)(zhong)重金(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)遷移(yi)特(te)性(xing)等(deng)問(wen)題的(de)(de)(de)研(yan)(yan)究比較突出。Espinosa等(deng)[10]對(dui)(dui)電鍍污(wu)(wu)泥(ni)(ni)在爐內焚(fen)(fen)(fen)燒(shao)(shao)(shao)過程(cheng)(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)熱(re)特(te)性(xing)及其中(zhong)(zhong)重金(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)遷移(yi)規律進行了(le)研(yan)(yan)究,發(fa)現焚(fen)(fen)(fen)燒(shao)(shao)(shao)能(neng)有(you)效(xiao)(xiao)富集電鍍污(wu)(wu)泥(ni)(ni)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)鉻,灰渣(zha)中(zhong)(zhong)鉻的(de)(de)(de)殘(can)留率(lv)高(gao)達99%以上,而在焚(fen)(fen)(fen)燒(shao)(shao)(shao)過程(cheng)(cheng)(cheng)中(zhong)(zhong),絕大(da)部分(fen)(fen)污(wu)(wu)泥(ni)(ni)組分(fen)(fen)以CO2,H2O,SO2等(deng)形態散失,因此減(jian)容減(jian)重效(xiao)(xiao)果非常明顯,減(jian)重可達34%。Barros等(deng)[11]利(li)用水泥(ni)(ni)回(hui)轉(zhuan)窯(yao)對(dui)(dui)混(hun)合焚(fen)(fen)(fen)燒(shao)(shao)(shao)電鍍污(wu)(wu)泥(ni)(ni)過程(cheng)(cheng)(cheng)進行了(le)研(yan)(yan)究,分(fen)(fen)析(xi)了(le)添加氯化物 (KCl,NaCl等(deng))對(dui)(dui)電鍍污(wu)(wu)泥(ni)(ni)中(zhong)(zhong)Cr2O3和(he)(he)NiO遷移(yi)規律的(de)(de)(de)影(ying)響,認(ren)為(wei)(wei)氯化物對(dui)(dui)Cr2O3和(he)(he)NiO在焚(fen)(fen)(fen)燒(shao)(shao)(shao)灰渣(zha)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)殘(can)留情況幾乎沒有(you)任(ren)何(he)影(ying)響,焚(fen)(fen)(fen)燒(shao)(shao)(shao)過程(cheng)(cheng)(cheng)中(zhong)(zhong)Cr2O3和(he)(he)NiO都能(neng)被有(you)效(xiao)(xiao)地固化在焚(fen)(fen)(fen)燒(shao)(shao)(shao)殘(can)渣(zha)中(zhong)(zhong)。劉剛等(deng)[12]利(li)用管式爐模擬焚(fen)(fen)(fen)燒(shao)(shao)(shao)爐研(yan)(yan)究電鍍污(wu)(wu)泥(ni)(ni)的(de)(de)(de)熱(re)處置特(te)性(xing)時,分(fen)(fen)析(xi)了(le)鉻、鋅(xin)、鉛、銅等(deng)多(duo)種重金(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)遷移(yi)特(te)性(xing),認(ren)為(wei)(wei)焚(fen)(fen)(fen)燒(shao)(shao)(shao)溫度在700℃以下(xia)時,污(wu)(wu)泥(ni)(ni)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)水分(fen)(fen)、有(you)機質和(he)(he)揮(hui)發(fa)分(fen)(fen)就能(neng)被很好地去除(chu),且高(gao)溫能(neng)有(you)效(xiao)(xiao)抑制污(wu)(wu)泥(ni)(ni)中(zhong)(zhong)重金(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)浸出,但這種抑制對(dui)(dui)各種重金(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)影(ying)響各不(bu)相(xiang)同(tong),如(ru)鎳是不(bu)揮(hui)發(fa)性(xing)重金(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu),在焚(fen)(fen)(fen)燒(shao)(shao)(shao)灰渣(zha)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)殘(can)留率(lv)為(wei)(wei)100%,鉻在灰渣(zha)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)殘(can)留率(lv)也高(gao)達97%以上,而鋅(xin)、鉛、銅的(de)(de)(de)析(xi)出率(lv)則(ze)隨(sui)焚(fen)(fen)(fen)燒(shao)(shao)(shao)溫度的(de)(de)(de)升(sheng)高(gao)而有(you)不(bu)同(tong)程(cheng)(cheng)(cheng)度的(de)(de)(de)增大(da)。
在(zai)離(li)子(zi)電(dian)弧(hu)(hu)、微波(bo)等(deng)其他熱化學處(chu)理研(yan)究(jiu)方(fang)面,Ramachandran等(deng)[13]用直流等(deng)離(li)子(zi)電(dian)弧(hu)(hu)在(zai)不同(tong)氣(qi)氛下對(dui)電(dian)鍍(du)污泥(ni)進(jin)行處(chu)理,并(bing)對(dui)處(chu)理后的(de)(de)殘(can)渣及處(chu)理過程中(zhong)產生(sheng)的(de)(de)粉末(mo)進(jin)行了(le)研(yan)究(jiu),認為此(ci)法在(zai)實現銅、鉻(ge)等(deng)有(you)(you)價金(jin)(jin)屬回收(shou)的(de)(de)同(tong)時可將殘(can)渣轉(zhuan)化成穩定的(de)(de)惰(duo)性熔渣。Gan等(deng)[14]通過微波(bo)輻(fu)射對(dui)電(dian)鍍(du)污泥(ni)進(jin)行了(le)解毒(du)和(he)重(zhong)金(jin)(jin)屬固化實驗,發現微波(bo)輻(fu)射處(chu)理對(dui)電(dian)鍍(du)污泥(ni)中(zhong)重(zhong)金(jin)(jin)屬離(li)子(zi)的(de)(de)固化效果顯著(zhu),原(yuan)因可能是在(zai)高溫(wen)干燥與電(dian)磁(ci)波(bo)的(de)(de)共(gong)同(tong)作用下,有(you)(you)利于(yu)重(zhong)金(jin)(jin)屬離(li)子(zi)同(tong)雙極聚(ju)合(he)分子(zi)之間發生(sheng)強烈(lie)的(de)(de)相互作用而結(jie)(jie)合(he)在(zai)一起,而經微波(bo)處(chu)理的(de)(de)電(dian)鍍(du)污泥(ni)具有(you)(you)粒度細、比表面積高、易結(jie)(jie)團等(deng)特性。
此外,熱化學處(chu)(chu)理(li)(li)有利于降(jiang)低電(dian)(dian)鍍(du)(du)污泥(ni)中鉻(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)的(de)毒(du)性(xing)。Ku等(deng)[15]研究了高(gao)(gao)溫(wen)(wen)熱處(chu)(chu)理(li)(li)電(dian)(dian)鍍(du)(du)污泥(ni)過程中鉻(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)的(de)毒(du)性(xing)價態(tai)變化,認為(wei)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)熱處(chu)(chu)理(li)(li)能將(jiang)(jiang)鉻(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)(Ⅵ)轉化成鉻(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)(Ⅲ),且溫(wen)(wen)度(du)越(yue)(yue)高(gao)(gao)轉化效果越(yue)(yue)明顯;在(zai)經(jing)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)處(chu)(chu)理(li)(li)的(de)電(dian)(dian)鍍(du)(du)污泥(ni)中,主(zhu)要以鉻(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)(Ⅲ)為(wei)主(zhu)。Cheng等(deng)[16]將(jiang)(jiang)電(dian)(dian)鍍(du)(du)污泥(ni)與黏土(tu)的(de)混(hun)合物分別在(zai)900℃和1100℃的(de)電(dian)(dian)爐中熱養護(hu)(hu)4h后(hou),對其中鉻(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)的(de)價態(tai)進行了分析,發現在(zai)經(jing)900℃熱養護(hu)(hu)處(chu)(chu)理(li)(li)的(de)混(hun)合物中,鉻(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)(Ⅵ)占(zhan)有絕對優勢,而(er)經(jing) 1100℃熱養護(hu)(hu)處(chu)(chu)理(li)(li)的(de)混(hun)合物中,鉻(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)則主(zhu)要以鉻(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)(Ⅲ)存(cun)在(zai)。
3 電鍍污泥中有價金屬的回收技術
3.1 酸浸(jin)(jin)法和氨(an)浸(jin)(jin)法
酸(suan)(suan)(suan)浸法是固體廢(fei)物浸出法中(zhong)應用(yong)最(zui)廣泛的(de)(de)(de)一(yi)種方法[17],具體采用(yong)何種酸(suan)(suan)(suan)進行浸取需根(gen)據固體廢(fei)物的(de)(de)(de)性(xing)質而定。對(dui)電(dian)鍍、鑄造、冶煉等(deng)(deng)工業廢(fei)物的(de)(de)(de)處理而言(yan),硫酸(suan)(suan)(suan)是一(yi)種最(zui)有效的(de)(de)(de)浸取試劑[17],因(yin)其(qi)具有價格便宜、揮發性(xing)小(xiao)、不易分解等(deng)(deng)特點而被(bei)廣泛使用(yong)[18]。Silva等(deng)(deng)[19]以磷酸(suan)(suan)(suan)二異辛(xin)酯為萃(cui)取劑,對(dui)電(dian)鍍污泥進行了硫酸(suan)(suan)(suan)浸取回(hui)收鎳(nie)、鋅的(de)(de)(de)研究實驗。Vegli惏等(deng)(deng)[20]的(de)(de)(de)研究顯示,硫酸(suan)(suan)(suan)對(dui)銅、鎳(nie)的(de)(de)(de)浸出率可達(da)95%～100%,而在電(dian)解法回(hui)收過程(cheng)中(zhong),二者(zhe)的(de)(de)(de)回(hui)收率也高達(da)94%～99%。
也可用其他(ta)酸性(xing)提(ti)取劑(如酸性(xing)硫脲)來浸(jin)(jin)取電(dian)鍍(du)(du)污泥中(zhong)的重金屬[21]。Paula等[22] 利用廉(lian)價(jia)工(gong)業鹽酸浸(jin)(jin)取電(dian)鍍(du)(du)污泥中(zhong)的鉻(ge),浸(jin)(jin)取時將5mL工(gong)業鹽酸(純(chun)度為(wei)25.8%,質量濃度為(wei)1.13g/mL)添(tian)加到大約1g預制好的試樣(yang)中(zhong),然后在 150r/min的搖(yao)床上(shang)震蕩(dang)30min,鉻(ge)的浸(jin)(jin)出率高(gao)達(da)97.6%。
氨(an)(an)浸(jin)(jin)(jin)(jin)法(fa)(fa)提取(qu)金(jin)屬的(de)技術雖然有一(yi)定的(de)歷史[23],但與酸浸(jin)(jin)(jin)(jin)法(fa)(fa)相比,采(cai)用氨(an)(an)浸(jin)(jin)(jin)(jin)法(fa)(fa)處(chu)理電鍍(du)污(wu)(wu)泥的(de)研究報道相對(dui)(dui)較少,且(qie)以(yi)國內(nei)研究報道居多。氨(an)(an)浸(jin)(jin)(jin)(jin)法(fa)(fa)一(yi)般采(cai)用氨(an)(an)水溶液(ye)(ye)作(zuo)浸(jin)(jin)(jin)(jin)取(qu)劑(ji)(ji)(ji),原(yuan)因(yin)是(shi)氨(an)(an)水具有堿度適(shi)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)、使用方(fang)便、可(ke)回(hui)收使用等優(you)點[23]。采(cai)用氨(an)(an)絡合分(fen)組浸(jin)(jin)(jin)(jin)出(chu)-蒸氨(an)(an)-水解(jie)渣硫酸浸(jin)(jin)(jin)(jin)出(chu)-溶劑(ji)(ji)(ji)萃(cui)取(qu)-金(jin)屬鹽結晶回(hui)收工(gong)藝(yi),可(ke)從(cong)電鍍(du)污(wu)(wu)泥中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)回(hui)收絕大部(bu)分(fen)有價金(jin)屬,銅、鋅、鎳、鉻、鐵的(de)總(zong)回(hui)收率分(fen)別(bie)大于(yu)(yu)93%,91%,88%,98%,99%[24]。針對(dui)(dui)適(shi)于(yu)(yu)從(cong)氨(an)(an)浸(jin)(jin)(jin)(jin)液(ye)(ye)體(ti)(ti)系(xi)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)分(fen)離(li)銅的(de)萃(cui)取(qu)劑(ji)(ji)(ji)難以(yi)選擇的(de)問題,祝(zhu)萬鵬等[25]開發了一(yi)種名為N510的(de)萃(cui)取(qu)劑(ji)(ji)(ji),該萃(cui)取(qu)劑(ji)(ji)(ji)在煤油-H2SO4體(ti)(ti)系(xi)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)能有效地回(hui)收電鍍(du)污(wu)(wu)泥氨(an)(an)浸(jin)(jin)(jin)(jin)液(ye)(ye)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)的(de)Cu2+,回(hui)收率高(gao)達99%。王(wang)浩(hao)東等[26]對(dui)(dui)氨(an)(an)浸(jin)(jin)(jin)(jin)法(fa)(fa)回(hui)收電鍍(du)污(wu)(wu)泥中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)鎳的(de)研究表(biao)明,含鎳污(wu)(wu)泥經氧化焙燒后(hou)得焙砂(sha),用NH3質量分(fen)數7%、CO2質量分(fen)數5%～7%的(de)氨(an)(an)水對(dui)(dui)焙砂(sha)進(jin)行充氧攪拌浸(jin)(jin)(jin)(jin)出(chu),得到含Ni (NH3)4CO3的(de)溶液(ye)(ye),然后(hou)對(dui)(dui)此溶液(ye)(ye)進(jin)行蒸發處(chu)理,使Ni(NH3)4CO3轉化為NiCO3·3Ni(OH)2,再于(yu)(yu)800℃鍛(duan)燒即可(ke)得商品氧化鎳粉。
酸浸(jin)(jin)(jin)或氨浸(jin)(jin)(jin)處理電鍍污(wu)泥時,有(you)價金屬的(de)(de)總回收率及同其他雜(za)質(zhi)分離的(de)(de)難易程度(du),主(zhu)(zhu)要受浸(jin)(jin)(jin)取過(guo)程中(zhong)有(you)價金屬的(de)(de)浸(jin)(jin)(jin)出率和(he)(he)浸(jin)(jin)(jin)取液對(dui)有(you)價金屬和(he)(he)雜(za)質(zhi)的(de)(de)選(xuan)(xuan)擇性(xing)(xing)控制[23]。酸浸(jin)(jin)(jin)法(fa)的(de)(de)主(zhu)(zhu)要特點是對(dui)銅、鋅(xin)、鎳等(deng)有(you)價金屬的(de)(de)浸(jin)(jin)(jin)取效果較(jiao)(jiao)好,但對(dui)雜(za)質(zhi)的(de)(de)選(xuan)(xuan)擇性(xing)(xing)較(jiao)(jiao)低,特別是對(dui)鉻(ge)、鐵(tie)等(deng)雜(za)質(zhi)的(de)(de)選(xuan)(xuan)擇性(xing)(xing)較(jiao)(jiao)差;而氨浸(jin)(jin)(jin)法(fa)則(ze)對(dui)鉻(ge)、鐵(tie)等(deng)雜(za)質(zhi)具有(you)較(jiao)(jiao)高(gao)的(de)(de)選(xuan)(xuan)擇性(xing)(xing),但對(dui)銅、鋅(xin)、鎳等(deng)的(de)(de)浸(jin)(jin)(jin)出率較(jiao)(jiao)低[8]。
3.2 生物浸(jin)取法
生(sheng)(sheng)物浸(jin)取(qu)法(fa)的(de)(de)(de)(de)主要原理(li)是,利用(yong)(yong)化能(neng)自養(yang)(yang)型嗜酸性硫桿菌的(de)(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)物產酸作(zuo)用(yong)(yong),將難溶(rong)性的(de)(de)(de)(de)重金屬(shu)(shu)從固相溶(rong)出而進入(ru)液(ye)相成為(wei)可(ke)溶(rong)性的(de)(de)(de)(de)金屬(shu)(shu)離(li)子(zi),再采(cai)用(yong)(yong)適(shi)當的(de)(de)(de)(de)方法(fa)從浸(jin)取(qu)液(ye)中加以(yi)回收(shou),作(zuo)用(yong)(yong)機理(li)比較復雜,包括微生(sheng)(sheng)物的(de)(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)長代謝、吸附,以(yi)及轉化等(deng)[27]。就目(mu)前(qian)能(neng)收(shou)集(ji)到的(de)(de)(de)(de)文獻來看,利用(yong)(yong)生(sheng)(sheng)物浸(jin)取(qu)法(fa)來處理(li)電(dian)鍍污泥(ni)的(de)(de)(de)(de)研究報道還比較少(shao)[28],原因是電(dian)鍍污泥(ni)中高含(han)量(liang)的(de)(de)(de)(de)重金屬(shu)(shu)對微生(sheng)(sheng)物的(de)(de)(de)(de)毒害作(zuo)用(yong)(yong)大大限制了該(gai)技術在這(zhe)一(yi)領域的(de)(de)(de)(de)應(ying)用(yong)(yong)[29]。因此(ci),如何降低電(dian)鍍污泥(ni)中高含(han)量(liang)的(de)(de)(de)(de)重金屬(shu)(shu)對微生(sheng)(sheng)物的(de)(de)(de)(de)毒害作(zuo)用(yong)(yong),以(yi)及如何培養(yang)(yang)出適(shi)應(ying)性強、治(zhi)廢效率高的(de)(de)(de)(de)菌種,仍然是生(sheng)(sheng)物浸(jin)取(qu)法(fa)所面臨的(de)(de)(de)(de)一(yi)大難題[30],但也是解(jie)決該(gai)技術在該(gai)領域應(ying)用(yong)(yong)的(de)(de)(de)(de)關鍵。
3.3 熔煉法(fa)和焙燒(shao)浸取法(fa)
熔(rong)煉(lian)法(fa)處理(li)電(dian)鍍污泥(ni)主要以(yi)回收(shou)其中的銅(tong)、鎳(nie)為(wei)目的[31]。熔(rong)煉(lian)法(fa)以(yi)煤炭(tan)(tan)、焦炭(tan)(tan)為(wei)燃料和還(huan)原物質,輔料有鐵礦石(shi)、銅(tong)礦石(shi)、石(shi)灰石(shi)等。熔(rong)煉(lian)以(yi)銅(tong)為(wei)主的污泥(ni)時(shi),爐(lu)(lu)溫(wen)在1300℃以(yi)上,熔(rong)出(chu)的銅(tong)稱為(wei)冰銅(tong);熔(rong)煉(lian)以(yi)鎳(nie)為(wei)主的污泥(ni)時(shi),爐(lu)(lu)溫(wen)在 1455℃以(yi)上,熔(rong)出(chu)的鎳(nie)稱為(wei)粗鎳(nie)。冰銅(tong)和粗鎳(nie)可直接用電(dian)解(jie)法(fa)進(jin)行分離回收(shou)。爐(lu)(lu)渣一般作建材原料。
焙燒浸取法的(de)原理(li)是先利用(yong)(yong)高溫焙燒預處理(li)污泥中的(de)雜質(zhi)(zhi),然后用(yong)(yong)酸、水等介(jie)質(zhi)(zhi)提取焙燒產物中的(de)有價金(jin)屬[7,8]。用(yong)(yong)黃鐵(tie)礦廢料作酸化原料,將其與電鍍污泥混合后進(jin)行(xing)焙燒,然后在室溫下用(yong)(yong)去(qu)離子水對(dui)焙燒產物進(jin)行(xing)浸取分(fen)離,鋅、鎳、銅的(de)回收(shou)率分(fen)別為60%,43%,50%[8]。
4 電鍍污泥的材料化技術
電(dian)(dian)鍍(du)(du)(du)(du)(du)污(wu)(wu)泥(ni)(ni)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)材(cai)料(liao)(liao)化技術是(shi)指(zhi)利用(yong)電(dian)(dian)鍍(du)(du)(du)(du)(du)污(wu)(wu)泥(ni)(ni)為原料(liao)(liao)或輔料(liao)(liao)生(sheng)產(chan)(chan)建筑材(cai)料(liao)(liao)或其他材(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)過(guo)程。Ract[32]開展了以電(dian)(dian)鍍(du)(du)(du)(du)(du)污(wu)(wu)泥(ni)(ni)部分取代水(shui)泥(ni)(ni)原料(liao)(liao)生(sheng)產(chan)(chan)水(shui)泥(ni)(ni)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)實驗(yan),認(ren)為即使是(shi)含(han)鉻(ge)電(dian)(dian)鍍(du)(du)(du)(du)(du)污(wu)(wu)泥(ni)(ni)在原料(liao)(liao)中的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)加入量(liang)高達2%(干基質量(liang)分數)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)情(qing)況下,水(shui)泥(ni)(ni)燒結(jie)(jie)過(guo)程也(ye)能正常進行,而且燒結(jie)(jie)產(chan)(chan)物(wu)中鉻(ge)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)殘留率高達99.9%。 Magalh es等[33]分析了影響電(dian)(dian)鍍(du)(du)(du)(du)(du)污(wu)(wu)泥(ni)(ni)與(yu)(yu)(yu)黏(nian)土混(hun)(hun)合(he)物(wu)燒制(zhi)陶(tao)瓷(ci)(ci)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)因素,認(ren)為電(dian)(dian)鍍(du)(du)(du)(du)(du)污(wu)(wu)泥(ni)(ni)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)物(wu)化性(xing)質、預制(zhi)電(dian)(dian)鍍(du)(du)(du)(du)(du)污(wu)(wu)泥(ni)(ni)與(yu)(yu)(yu)黏(nian)土混(hun)(hun)合(he)物(wu)時(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)攪拌(ban)(ban)時(shi)(shi)間,是(shi)決定(ding)陶(tao)瓷(ci)(ci)質量(liang)優劣(lie)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)主導因素,如原始(shi)電(dian)(dian)鍍(du)(du)(du)(du)(du)污(wu)(wu)泥(ni)(ni)中重(zhong)金屬的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)種類(lei)(如鋁(lv)、鋅、鎳(nie)等)和含(han)量(liang)明顯(xian)地決定(ding)著電(dian)(dian)鍍(du)(du)(du)(du)(du)污(wu)(wu)泥(ni)(ni)及其與(yu)(yu)(yu)黏(nian)土混(hun)(hun)合(he)物(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)淋濾特(te)性(xing),而預制(zhi)電(dian)(dian)鍍(du)(du)(du)(du)(du)污(wu)(wu)泥(ni)(ni)與(yu)(yu)(yu)黏(nian)土混(hun)(hun)合(he)物(wu)時(shi)(shi),劇烈(lie)或長時(shi)(shi)間的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)攪拌(ban)(ban)作用(yong)則有利于混(hun)(hun)合(he)物(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)均勻(yun)化和燒結(jie)(jie)反應的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)進行。此外,將電(dian)(dian)鍍(du)(du)(du)(du)(du)污(wu)(wu)泥(ni)(ni)與(yu)(yu)(yu)海(hai)灘淤泥(ni)(ni)混(hun)(hun)合(he)可(ke)燒制(zhi)出達標的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)陶(tao)粒(li)[34]。
5 結語
電(dian)(dian)(dian)(dian)鍍污(wu)泥(ni)(ni)的(de)(de)(de)處(chu)理(li)(li)一直是(shi)國內外的(de)(de)(de)研究(jiu)(jiu)重(zhong)點,雖然有關(guan)人員在(zai)(zai)該領(ling)域(yu)已經開(kai)展了很(hen)多研究(jiu)(jiu)并取得了一定成果,但仍存(cun)在(zai)(zai)許多急(ji)需解決的(de)(de)(de)問題,如傳(chuan)統的(de)(de)(de)以水泥(ni)(ni)為(wei)(wei)主的(de)(de)(de)固(gu)化(hua)技(ji)術、以回(hui)收有價金屬為(wei)(wei)目的(de)(de)(de)的(de)(de)(de)浸取法存(cun)在(zai)(zai)對環境二次污(wu)染的(de)(de)(de)風險等,要解決這些問題必(bi)須采取新(xin)(xin)的(de)(de)(de)研究(jiu)(jiu)途徑。近年來(lai),利用熱化(hua)學處(chu)理(li)(li)技(ji)術實(shi)現對電(dian)(dian)(dian)(dian)鍍污(wu)泥(ni)(ni)的(de)(de)(de)預處(chu)理(li)(li)或(huo)安全處(chu)置為(wei)(wei)未來(lai)電(dian)(dian)(dian)(dian)鍍污(wu)泥(ni)(ni)的(de)(de)(de)處(chu)理(li)(li)提供了更(geng)廣闊(kuo)的(de)(de)(de)發展空間和前景。新(xin)(xin)近的(de)(de)(de)研究(jiu)(jiu)顯(xian)示,熱化(hua)學處(chu)理(li)(li)技(ji)術在(zai)(zai)電(dian)(dian)(dian)(dian)鍍污(wu)泥(ni)(ni)的(de)(de)(de)減量化(hua)、資源化(hua)及無害化(hua)方面都有明顯(xian)的(de)(de)(de)優勢,因此,必(bi)將成為(wei)(wei)未來(lai)電(dian)(dian)(dian)(dian)鍍污(wu)泥(ni)(ni)處(chu)理(li)(li)領(ling)域(yu)的(de)(de)(de)一個重(zhong)要研究(jiu)(jiu)方向。
然而(er),由于(yu)熱(re)化(hua)學處(chu)(chu)理(li)(li)技(ji)術在電(dian)鍍污(wu)泥處(chu)(chu)理(li)(li)方面(mian)的應用與研(yan)究還比較少,許多(duo)問(wen)題還需進一步探索,如對熱(re)化(hua)學處(chu)(chu)理(li)(li)電(dian)鍍污(wu)泥過程中(zhong)(zhong)重(zhong)金屬的遷移特性(xing)、重(zhong)金屬在灰渣中(zhong)(zhong)的殘留特性(xing)、熱(re)化(hua)學處(chu)(chu)理(li)(li)過程中(zhong)(zhong)重(zhong)金屬的析出特性(xing)及蒸發特性(xing)等(deng)都需要深入研(yan)究。
參考文獻:(略)
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