CN101565304A - 电镀污泥与酸洗废液协同水热铁氧体化的处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明一种电镀污泥与酸洗废液协同水热铁氧体化的处理方法，属工业废物废液处理和资源化再生利用及环境保护技术领域。本发明利用工业废物电镀污泥和酸洗废液为原料，以水作溶剂，氨水作为pH值调节剂，使其pH值达到11±1：在一定温度和压力下，得到相应的重金属氢氧化物作为前驱物，然后这些金属氢氧化物经历一个常温常压下无法实现的特殊物理化学环境，充分溶解形成不同的生长基元，并按照一定的联结方式成核生长，结晶成稳定的复合铁氧体。本发明中电镀污泥经补充酸洗废液水热处理后，所得产物复合铁氧体，能降低重金属浸出毒性，使电镀污泥中的重金属离子固定化稳定化。

Description

电镀污泥与酸洗废液协同水热铁氧体化的处理方法

技术领域

本发明涉及一种电镀污泥与酸洗废液协同水热铁氧体化的处理方法，属工业废物废液处理和资源化再生利用及环境保护技术领域。

背景技术

电镀污泥是电镀废水采用絮凝沉淀法进行处理的产物，是氢氧化铜、氢氧化镍、氢氧化铬、氢氧化锌以及氢氧化铁等重金属氢氧化物的集合体，综合外观呈灰绿色，属于工业危险废物，具有毒性大、易积累、不稳定、热值低、易流失等特点，如不加以妥善处理，任意堆放，可能引起地表水、土壤、地下水的次生污染，甚至危及生物链，造成严重的危害。目前，国内外主要采取固化稳定化后填埋的处理方式。

酸洗废液除含有相当数量的残余酸(约100g/L)，还富含亚铁盐(约120g/L)，另含少量硅铝质的酸不溶物。若对其不进行处理利用，既会造成环境污染，又将浪费宝贵资源。目前，酸洗废液的处理方法和利用途径归纳起来有以下几种：盐酸分离法、直接焙烧法及氧化中和法。近年来，出于保护环境的目的以及经济利益的推动，涌现出大批应用新兴技术处理酸洗废液的研究，主要包括：电渗析法，膜蒸馏法，选择性沉淀法，离子交换法及膜电解冶金法联用技术，以及喷洒培烧法。这些研究主要是以从酸洗废液中提萃铁盐和再生酸液为目的。本发明提出了一种电镀污泥与酸洗废液协同水热铁氧体化的处理技术。

发明内容

本发明的目的是提供一种电镀污泥与酸洗废液协同水热铁氧体化的处理方法。本发明的又一目的是实现废物资源化再生利用，使最终产物成为有用的复合铁氧体。

本发明一种电镀污泥与酸洗废液协同水热铁氧体化的处理方法，其特征在于具有以下的过程和步骤：

采用工业废料电镀污泥和酸洗废液协同进行处理；电镀污泥中主要重金属含量为(wt％)：Fe 65±5％、Ca 20±5％、Zn 2.0±0.5％、Ni 0.4±0.05％、Cr 0.5±0.05％，以及Cu、Cd、Pb微量；酸洗废液中主要重金属含量为(g/L)：Fe²⁺95±5、Fe³⁺8.0±2.0，以及Cr³⁺、Zn²⁺、Cd²⁺微量；将所述的电镀污泥和酸洗废液，两者按一定配比进行混合，即每克干电镀污泥需加入酸洗废液的体积为0.82～2.82毫升；在上述混合物中加入适量蒸馏水形成料浆液；然后再加入适量氨水，调节所述浆液的pH值到11±1；随后将其置于高压釜中，在200～250℃温度下水热反应6～8小时，其中反应所需压力依靠此温度下的饱和蒸汽压达到，约为2～4atm，反应完毕后，将釜体自然冷却至室温；最终得到产物复合铁氧体微晶体。

所述的适量蒸馏水的加入量与所述混合物的体积比为1∶1；所述氨水的加入量按重量百分比计，为电镀污泥重量的40～50％。

本发明方法的原理及机理叙述如下：

本发明方法的原理为典型的水热法合成纳米微晶过程。通常以相应的氢氧化物作为前驱物，使其经历一个常温常压下无法实现的特殊物理化学环境，充分溶解形成不同的生长基元，按照一定的联结方式成核生长，结晶成结构稳定的复合铁氧体。电镀污泥中含有大量的重金属阳离子，主要为Cu²⁺、Ni²⁺、Cr³⁺、Zn²⁺以及Fe³⁺等，而酸洗废液中含有大量的Fe²⁺离子，可以补充至电镀污泥中，维持二价离子与三价离子的比值在合适的范围内。因此，电镀污泥可以通过补充适量的酸洗废液在水热条件下结晶出复合铁氧体。电镀污泥与酸洗废液混合合，用氨水调节pH可使体系中各种金属阳离子沉淀为金属氢氧化物形成前驱体，继而在水热条件下溶解形成羟基负离子配合物，如，Zn(OH)₄ ²⁺，Fe(OH)^4-，Fe(OH)₆ ^3-，Ni(OH)₄ ^2-，Ni(OH)₆ ^4-，Cr(OH)^4-等，再按照一定的方式相互联结，脱去结晶水，形成生长基元，然后逐渐成长为晶粒，最后成长为复合铁氧体晶体。

本发明的特点和优点如下所述：

本发明通过工艺废料电镀污泥和酸洗废液协同水热铁氧体化，使废料和废液得到充动利用，实现资源化再生利用的目的；不但能获得产生复合铁氧体，而且能缓解环境污染，有利于环境保护。

电镀污泥经补充酸洗废液进行水热处理后，得到的复合铁氧体，它能使电镀污泥中的重金属离子达到固定化稳定化。所得到的复合铁氧体，经重金属浸出毒性检测，其低于美国TCLP和国标(GB5085.3-1996)的浸出毒性鉴别标准值。

附图说明

图1为本发明所得产物复合铁氧体的X射线衍射(XRD)谱图。

图2为本发明所得产物复合铁氧体的磁学特征曲线图。

具体实施方式

现将本发明的具体实施例进一步说明于后。

实施例1

本实施例的过程和步骤如下所述：

(1)采用工业废料电镀污泥和酸洗废液进行处理。

电镀污泥中主要重金属含量(wt％)为下表1所示：

表1电镀污泥中主要重金属含量(wt％)

元素	Fe	Cu	Ni	Zn	Cr	Mn	Cd	Pb	Ca
										g/100g干污泥	67.07	0.37	0.41	2.36	0.55	UD	UD	UD	21.87

酸洗废液中主要重金属含量(g/L)为下表2所示：

表2酸洗废液中主要重金属含量(g/L)

元素	Fe(III)	Fe(II)	Cu	Ni	Zn	Cr	Mn	Cd	Pb	Ca
											g/L	8.96	99.51	0.01	UD	0.02	0.05	0.18	0.04	0.01	UD

(2)将上述的电镀污泥和铁源酸洗废液，两者按一定配比进行混合；每克干的电镀污泥加入酸洗废液2.8毫升；在上述混合物中加入一定量蒸馏水形成料浆液；蒸馏水的加入量与所述混合物的体积比为1∶1；然后再加入一定量的氨水，调节所述浆液的pH值到11；氨水的加入量按重量百分比计，约为电镀污泥重量的45％。

(3)然后将上述浆料置于高压釜中，在220℃温度下水热反应7小时，其中反应所需压力依靠此温度下的饱和蒸汽压达到，约为3atm。反应完毕后，将釜体自然冷却至室温；最后得到产物复合铁氧体微晶体。

实施例中，其中铁源酸洗废液的用量是根据电镀污泥中的重金属含量，按照铁氧体晶体结构和化学价的平衡原则来计算的。具体不同来源的电镀污泥以及酸洗废液，其投加量的比例应另行计算确定。

本实施例中，电镀污泥的来源来自上海危险废物处理中心；盐酸酸洗废液来自宝钢集团上海二钢有限公司。

本实施例中水热合成后的铁氧体的固体浸出毒性分析如下：

铁氧体水热合成后采用美国固体废物毒性浸出方法(TCLP)分析固体浸出毒性。

浸出剂A：量取5.7mL的冰醋酸，加入500mL蒸馏水中，用蒸馏水稀释到1L，此溶液pH＝2.88±0.05。

浸出剂B：量取5.7mL的冰醋酸，加入500mL蒸馏水中，再加入64.3mol/L的NaOH，用蒸馏水稀释到1L，此溶液pH＝4.93±0.05。

以pH＝2.88±0.05及pH＝4.93±0.05的HAC-NaAC缓冲溶液作为浸提剂，固液比为1∶20，以30±2rpm/min的转速滚动式振荡18h，静置0.5h后以微孔滤膜抽滤，滤液置于密闭塑料瓶中测试其重金属浓度。

电镀污泥经补充霰洗废液水热处理后，以pH＝4.93±0.05的HAC-NaAC授冲溶液分析重金属浸出毒性，明显低于美国TCLP(Toxic Characteristic Leaching Procedure)和国标(GB5085.3-1996)的毒性鉴别标准值，如表3、4所示。由此可见，电镀污泥经水热处理后具有晶格稳定、结构致密等特点，能够达到固化稳定化的标准。

表3水热铁氧体化前后浸出毒性变化(pH＝4.93±0.05)

表4浸出毒性鉴别标准

注：“-”表示法制未限制。

经处理后所得复合铁氧体产物的X射线衍射(XRD)分析谱图见附图中的图1。

经处理后所得复合铁氧体产物的磁学特性见附图中的图2。铁氧体产物的比饱和磁化强度为58.94emu/g。

Claims (2)

1、一种电镀污泥与酸洗废液协同水热铁氧体化的处理方法，其特征在于具有以下的过程和步骤：采用工业废料电镀污泥和酸洗废液协同进行处理；电镀污泥中主要重金属含量为(wt％)：Fe 65±5％、Ca 20±5％、Zn 2.0±0.5％、Ni 0.4±0.05％、Cr 0.5±0.05％，以及Cu、Cd、Pb微量；酸洗废液中主要重金属含量为(g/L)：Fe²⁺95±5、Fe³⁺8.0±2.0，以及Cr³⁺、Zn²⁺、Cd²⁺微量；将所述的电镀污泥和酸洗废液，两者按一定配比进行混合，即每克干电镀污泥需加入酸洗废液的体积为0.82～2.82毫升；在上述混合物中加入适量蒸馏水形成料浆液；然后再加入适量氨水，调节所述浆液的pH值到11±1；随后将其置于高压釜中，在200～250℃温度下水热反应6～8小时，其中反应所需压力依靠此温度下的饱和蒸汽压达到，约为2～4atm，反应完毕后，将釜体自然冷却至室温；最终得到产物复合铁氧体微晶体。

2、如权利要求1所述的一种电镀污泥与酸洗废液协同水热铁氧体化的处理方法，其特征在于所述的适量蒸馏水的加入量与所述混合物的体积比为1∶1；所述氨水的加入量按重量百分比计，为电镀污泥重量的40～50％。

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