CN102179253A - 利用电镀废水和电镀污泥制备催化剂的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种利用电镀废水和电镀污泥制备催化剂的工艺方法，属废物资源化利用及环境工程技术领域。本发明工艺步骤包括：混合、搅拌、沉淀、固液分离、干燥、煅烧等步骤。由于利用该工艺方通过工业废物电镀废水和污泥与工业CO₂协同处置，对于电镀废水的处理和温室气体的减排和捕获具有重要的意义，使废物得到充分利用，实现资源化再生利用的目的；不但能获得催化剂，而且能缓解环境污染，达到了以废治废的目的。

Description

利用电镀废水和电镀污泥制备催化剂的方法

技术领域

本发明涉及一种利用电镀废水和污泥制备催化剂的工艺方法，具体涉及电镀污泥与二氧化碳气体协同处理制备催化剂的工艺方法，属废物资源化利用及环境工程技术领域。

背景技术

由于电镀行业使用了大量强酸、强碱、重金属溶液，甚至包括铬、氰化物、铬酐等有毒有害化学品，在工艺过程中排放了污染环境和危害人类健康的废水、废气和废渣，已成为一个重污染行业。电镀污泥是电镀废水处理过程中产生的排放物，其中含有大量的铜、镉、镍、锌、铬等有毒重金属，成分十分复杂。在我国《国家危险废物名录》(环发[1998]89号)所列出的47类危险废物中,电镀污泥占了其中的7大类，是一种典型的危险废物。目前，由于我国电镀行业存在厂点多、规模小、装备水平低及污染治理水平低等诸多问题，大部分电镀污泥仍只是进行简单的土地填埋，甚至随意堆放，对环境造成了严重污染。因此，如何采取有效的技术处理处置电镀污泥,并实现其稳定化、无害化和资源化,一直都是国内外的研究重点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电镀废水和电镀污泥与CO₂气体协同处置制备催化剂的工艺方法。末发明的又一目的是实现废物的资源化利用。

本发明一种利用电镀废水和污泥制备催化剂的工艺方法，主要是将电镀废水和污泥按一定比例混合后与二氧化碳协同进行处理，然后将处理后的产物进行煅烧，即可制得其有一定活性的催化剂；其特征在于具有以下的制备过程和步骤：

a. 电镀废水的预处理；使电镀废水中主要重金属含量达到以下要求：Ni 500～3000mg/L、Zn 500～3000mg/L、Cr 500～4000mg/L，其他Fe、CO、Cu金属元素为微量；

b. 电镀污泥的预处理；使电镀污泥中主要重金属或无机组分含量达到以下要求：Ni 3～8wt%，Zn 3～10wt%，Cr 3～6wt%，Ca 10～30wt%，Fe 40～60wt%，其他CO、Cu、Al金属元素为微量；

c. 将上述的电镀废水和电镀污泥两者按一定比例 混合，即每克干电镀污泥与4～6mL的电镀废水的配比关系进行配料混合，得到混合物；

d. 在上述所得混合物中加入一定量的蒸馏一，形成料浆液；蒸馏水的加入量与所述混合物的体积比为1：1～3：1；

e. 用2mol/L的NaOH溶液进行pH值调节；然后应用加速碳化和恒定pH值共沉淀的方法在恒温水浴锅中不断搅拌下进行反应；反应过程中保持溶液的pH值在7～11间，反应温度为60～80℃；

f. 将反应后的浆体再在水浴振荡器中陈化24～48小时；陈化温度为70～90℃；然后将陈化后的浆体经多次抽滤、洗涤，得到有层状结构的类水滑石化合物；

g. 将上述所得类水滑石化合物经80℃下干燥后研浆成粉末；然后将该粉末放在马弗炉中在400～500℃下煅烧6～8小时，最终得到含有ZnO、NiO、ZnCr₂O₄的具有催化活的物质，也即为催化剂。

本发明方法的原理及机理叙述如下：

本发明方法的原理为加速碳化方法和传统共沉淀法合成类水滑石化合物过程。通常为将金属盐溶液与NaOH溶液分别缓慢加入固定的容器中进行反应，反应过程中不断通入二氧化碳，并且保持混合溶液的pH 7~11。通过这一过程，废水中的各种重金属离子达到共同沉淀，并且形成类似Ni-Zn-Cr-LDH和Ni-Fe-LDH等类水滑石化合物。碳化产物的形成过程可以用下列反应式来表示：

CO₂ + NaOH                                                 

 Na₂CO₃ + H₂O

Ni²⁺ +Zn²⁺ +Cr³⁺ +OH^- +CO₃ ^2-

[(NiZn)_1-xCr_x(OH)₂]^x+(CO3)_x/n·mH2O

最后，将得到的类水滑石化合物在马弗炉中煅烧，使之脱去层间的碳酸根和层板羟基水，即可得到NiO、ZnO、ZnCr₂O₄等具有催化活性的物质。

本发明的特点和优点如下所述：

本发明通过工业废物电镀废水和污泥与工业CO₂协同处置，使废物得到充分利用，实现资源化再生利用的目的；不但能获得催化剂，而且能缓解环境污染，实现双赢的目的。

附图说明

图1为所得产物Ni-Zn-Cr-LDH的X射线衍射谱图。

图2为本发明所得催化剂NiO、ZnO、ZnCr₂O₄的X射线衍射谱图。

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

本实施例的过程和步骤如下所述：

（1）采用工业废料电镀废水和污泥并进行预处理。

电镀废水中主要重金属含量（mg/L）为下表1所示：

表1 电镀废水中主要重金属含量（mg/L）

元素	Ni	Zn	Cr	Cu	Fe	Co	Ca	Al
									mg/L	2300.4	3200.6	946.8	3.4	9.7	3.4	18.7	8.9

电镀污泥中主要重金属含量（wt%）为下表2所示：

表2 电镀污泥中主要重金属含量（wt%）

元素	Ni	Zn	Cr	Cu	Fe	Co	Ca	Al
									g/100g干污泥	4.8	6.5	3.5	0.6	50.4	0.2	23.4	1.7

（2）将上述的电镀废水和电镀污泥，两者按照一定的比例混合：每克干电镀污

泥加入5 mL电镀废水；将上述混合物加入一定量的蒸馏水形成料浆液：蒸馏水加入量和混合物的体积比为1:1，混合后料浆液中主要重金属离子Ni²⁺、Zn²⁺、Cr³⁺、的浓度分别为5950 mg/L、8100 mg/L和3950 mg/L；

（3）配制一定体积2 mol/L的NaOH溶液；

（4）将一反应容器固定在恒温水浴锅内，容器中加入一定量的去离子水，并

且水浴锅温度保持在60 ℃；

（5）将第一步配制的废水溶液和NaOH溶液分别通过横流泵缓慢的加入反应器中；

（6）反应过程中应用磁力搅拌器强烈搅拌，并且不断的通入工业CO₂气体，保

持溶液的pH~9；

（7）反应结束后停止CO₂的通入并且再持续搅拌0.5 h，以使反应溶液混合

均匀；

（8）将反应后的浆体在水浴振荡器中陈化24 h，陈化温度为80 ℃；

（9）将陈化后的浆体反复抽滤、洗涤，即可得到有层状结构的类水滑石化合物；

（10）将得到的产物在80 ℃下干燥，然后研磨成粉末；

（11）研磨后的粉末在马弗炉中450 ℃下煅烧6 h，即可得到含有ZnO、NiO、

ZnCr₂O₄等具有催化活性的物质，即为催化剂。

经本发明处理后的电镀废水和电镀污泥，重金属去除率达到96%以上，滤液中重金属离子含量符合工业污水排放标准。

碳化过程所得产物Ni/Zn/Cr-LDH的X射线衍射谱图见附图中的图1。

煅烧后得到的产物NiO、ZnO、ZnCr₂O₄的X射线衍射谱图见附图中的图2。

Claims (1)

1.一种利用电镀废水和污泥制备催化剂的方法，主要是将电镀废水和污泥按一定比例混合后与二氧化碳协同进行处理，然后将处理后的产物进行煅烧，即可制得其有一定活性的催化剂；其特征在于具有以下的制备过程和步骤：

    a. 电镀废水的预处理；使电镀废水中主要重金属含量达到以下要求：Ni 500～3000mg/L、Zn 500～3000mg/L、Cr 500～4000mg/L，其他Fe、CO、Cu金属元素为微量；

    b. 电镀污泥的预处理；使电镀污泥中主要重金属或无机组分含量达到以下要求：Ni 3～8wt%，Zn 3～10wt%，Cr 3～6wt%，Ca 10～30wt%，Fe 40～60wt%，其他CO、Cu、Al金属元素为微量；

    c. 将上述的电镀废水和电镀污泥两者按一定比例 混合，即每克干电镀污泥与4～6mL的电镀废水的配比关系进行配料混合，得到混合物；

    d. 在上述所得混合物中加入一定量的蒸馏一，形成料浆液；蒸馏水的加入量与所述混合物的体积比为1：1～3：1；

    e. 用2mol/L的NaOH溶液进行pH值调节；然后应用加速碳化和恒定pH值共沉淀的方法在恒温水浴锅中不断搅拌下进行反应；反应过程中保持溶液的pH值在7～11间，反应温度为60～80℃；

    f. 将反应后的浆体再在水浴振荡器中陈化24～48小时；陈化温度为70～90℃；然后将陈化后的浆体经多次抽滤、洗涤，得到有层状结构的类水滑石化合物；

    g. 将上述所得类水滑石化合物经80℃下干燥后研浆成粉末；然后将该粉末放在马弗炉中在400～500℃下煅烧6～8小时，最终得到含有ZnO、NiO、ZnCr₂O₄的具有催化活的物质，也即为催化剂。

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