某电镀厂污泥中重金属Cr的浸出行为研究综述[文献综述].doc

1、 文献综述 某 电镀厂污泥中重金属 Cr的 浸出行为研究 综述 一 .前言部分 电镀污泥是指电镀行业中废水处理后产生的含重金属污泥废弃物，被列入国家危险废物名单中的第十七类危险废物。作为电镀废水的 “终态物 ”，虽然其量比废水要少得多，但是由于废水中的 Cu、 Ni、 Cr、 Zn、 Fe等重金属都转移到污泥中，从某种意义上说，电镀重金属污泥对环境的危害要比电镀废水严重。如果对这种危害性极大的电镀污泥不作任何处置，其对生态环境的破坏是不言而喻的，另一方面，如果对电镀污泥中品位极高的重金属物质不加以回收利用，也意味着资源的巨大浪 费。为了减少电镀污泥对环境的污染以及实现资源的循环利用 ，现在国内

2、学者主要集中于这方面的研究。 二主体部分 电镀污泥 被列入国家危险废物名单中的第十七类危险废物。按照对电镀废水处理方式的 不 同。可将电镀污泥分为混合污泥和单质污泥两大类。前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污泥 。 后者是将不同种类的电镀废水 分别处理而形成的污泥，如含铬污泥、含铜污泥、含镍污泥、含锌污泥等。但是，实际上大多数电镀小企业的废水经过处理后得到的多是混合污泥。因此，目前针对电镀污泥的处理和资源化利用也是以混合污泥为主要对象 。 电镀污泥中常常赋存大量的铬，而作为上榜 “中国环境优先污染物黑名单 ”的一种重金属污染物铬，其化合物中 Cr(VI)的毒性最大，它可透过细

3、胞膜毒害生命组织，对人体产生“三致 ”作用，对皮肤、呼吸系统和消化系统都会产生较大的危害；在环境中它能降低生化需氧量，阻碍氮素的消化过程，使土壤板结，农作物枯死，破坏生物机体的新陈代谢等 2。不可再生资源，而且我国的铬资源短缺，因此，如何有效地回收利用电镀污泥中的铬逐渐成为研究者们关注的热点。 在电镀污泥的重金属回收方面，近年来趋向于采用湿法冶金工艺进行研究。其工艺过程主要包括 以下几个阶段：预处理、浸出、溶液的净化、相似元素分离和析出化合物或金属，其中，浸出是决定金属回收率的关键一步。污泥经过预处理后，利用浸出剂 (如酸溶液、碱溶液、水等 )与原料作用，使其中的有价金属变为可溶性化合物进入水

4、相，并与进入渣相的伴生元素初步分离。 S B Shen3究了用无机酸提取 Cr3+和其它金属离子，认为硫酸最适合提取 Cr3+。李雪飞等 4采用电镀污泥中的铬，对比研究后发现，硫酸的浸出效果优于盐酸，浸出率高达 99.5。电镀污泥中铬的回收主要有以下方法。 2.1酸浸一氧化法 酸性浸出法是湿法冶金 中应用最广泛的浸出方法之一，常用的浸出剂有盐酸、硫酸、硝酸、王水等。电镀污泥中的金属大多以其氢氧化物或氧化物形态存在，通过酸浸大部分金属物质能以离子态或络合离子 态溶出。 Silva等 5 用 80的盐酸浸出电镀含铬污泥中 的各金属，为了分离铬与浸出液中的其他金属元素，加入一定量 30的 H2O2，

5、发生以下反应使 Cr(IlI)氧化成 Cr(VI)： 2CRO2+3H2O2 2CrO2 +OH- +H2O 在氧化过程中，其他金属多以氢氧化物的形式沉淀下来。然后，用 NaOH或KOH调节 pH到 7 11，使溶液中残余的金属 杂质 Mn、 Zn、 Fe、 Ca、 Mg等充分沉淀，再将溶液过滤便得到较纯的铬酸盐溶液。以净化后的铬酸钠或铬酸钾为原料，可以根据实际需要采用不同的成品制取工艺进行回收利用 6。 2.2氨络合转化 铁氧体法 以氨或氨加铵盐作浸出剂的浸出过程称为氨浸。氨浸法在湿法冶金中得到广泛应用，其优越性在于能选择性溶解铜、锌、钴、银、镍等金属，而铁、铬、钙、铝等则大多被抑制在浸出余

6、渣中。为了提高氨的利用率，一般采用氨水循环浸泡使其与铜镍等金属充分络合。由于氨有刺激性气味，当氨水中 NH3的质量分数大于 18时，氨容易挥发，不仅造 成氨的损失，而且影响环境。因此，氨浸对装置的密封性要求较高。电镀污泥经氨浸后得到的铬铁余渣较难处理，许多学者对如何进一步从中回收铬展开了深入细致的试验研究。 Zhang Yi等 7的研究结果表明，在一定条件下，利用氨浸法能将 Fe、 Cr、 Ni、 Cu等加以有效分离。其方法如下：在室温和氧分压为 0.03 MPa下，向浸出液中鼓入空气，将多组分的电镀污泥用NH3-(NH4)2SO4溶液浸出， Cu-Ni-Zn体系转化为氨络合物 Me(NH3)

7、2SO4而稳定在液相，污泥中的 Fe、 Cr元素则生成惰性铬铁沉淀，从而有效的将 Fe、 Cr与其它元素 Cu、 Zn、 Ni等分离。然后在温度 140 和 0.1 0.2 MPa的氧分压下，将形成的铁铬渣用烧碱溶液浸泡，使其中的 Cr和 Fe元素分别生成铬酸盐和 Fe203： FeO Cr2O3+4NaOH+7/4O22NaCrO 4+1/2Fe2O3+2H2O 经过滤可达到铁铬分离的目的。最后，电镀污泥中 Cr的回收率能达到 95，大大减少了氨浸铬渣对环境的潜在危害，同时能获得一定的经济效益。至于 Cu-Ni-Zn体系中的各金属可采用溶剂萃取法或高压氢还原法进行分离回收，从而得到各自的金属

8、单质或相应的高 纯度盐。 2 3溶剂萃取法 溶剂萃取法也称液一液萃取，其操作简单、快速、高效，在湿法冶金工艺中常常用于提取和分离溶液中的金属。我国的祝万鹏等 9-11以溶剂萃取工艺为主体，先后进行了一系列从电镀污泥中回收有价金属的实验毒性，因此电镀污泥的生物处理还处在探索阶段。今后这方面研究的重点将集中在微生物吸附转化重金属的机理以及驯化培养对重金属有较强适应能力的优势菌种上。 2.4镀含铬污泥的综合利用 2.41 制砖 将电镀污泥掺入煤渣、粘土等烧制成砖，是一种能大量消纳污泥的无害化处置和综合利用的方法。将含 Cr3+的污泥掺入有煤渣的砖坯中，在高温煅烧和长时间保温的条件下，煤渣中的碳将 C

9、r3+充分转变为金属铬吴秀英 17研究了铬污泥单独掺烧成砖工艺，将铬污泥与煤渣 (含碳量 25 )按 1： 3的比例混合掺入砖坯烧成砖，使电镀污泥中 Cr3+基转变为金属铬。砖中 Cr3+的含量低于国家规定的土壤中含铬标准 (600 1000mg kg)。该工艺简单，操作方便，不需另加设备，只是在制砖工艺中加入一定量的铬污泥，烧成的砖中 Cr3+转变为金属铬后其化学性质稳定，不易造成二次污染。而龙军 18等对将电镀含铬污泥与粘土按一定比例混合制成红砖和青砖的可行性进行了探讨，对其制品进行了浸出毒性实验。结果表明，青砖浸出液中无 Cr3+检出，是一种安全可行的综合利用方法。 2.42 制各种工业

10、材料 作为电镀废水处理后的产物，电镀污泥的成分及其含量随废水处理工艺的不同而存在较大差异。根据采用的废水处理方式，可以将相应的电镀含铬污泥制成各种工业材料 19，达到资源化和综合利用的目的。如铁氧体法产生的电镀污泥比较适宜做磁性材料。国内已成功利用含铬污泥制成 MX 400中波天线磁棒 一种锰锌铁氧体 (这种磁性材料对各成 分含量要 求严格 )。为了保证产品质量，需要多次对污泥进行成分分析，调整材料成分。而电解法、铁屑铁粉法含铬污泥则可制成工业催化剂，一些科研单位利用这种污泥制成了合成氨用的中变触媒，如C4_2、 C6和 B104一类中温变换铁铬系催化剂。含 Cr(OH)3的污泥经过烘干、粉碎

11、、配料、加热搅拌、注模成型、冷却等工艺后可制成抛光膏。亚硫酸氢钠法等还原法得到的含铬污泥含铁较少，可用于制作绿色抛光膏；硫酸亚铁法等得到的铬污泥含有较多的铁，可用于制作红色抛光膏。此外，电解法所得含铬污泥，还可用于制作铁铬红，并可用于调制铁红底漆。 结语 铬的回收利用带来了一定的经济效益和环境效益，但也存在一些问题有待进一步研究探讨。我国在电镀污泥资源化和综合利用方面仍处于起步阶段。随着天然资源的日趋短缺和社会对环境的要求日益提高，如何有效地从电镀污泥中回收铬等有用资源将成为电镀行业乃至整个环保领域关注的热点。 参考文献 1 周全法，尚通明电镀废弃物与材料的回收利用 M北京：化学工业出版社 ，

12、 2004，21(2)： 225-226 2 王碧，马春辉，张铭让，等制革污泥与污泥中铬资源的同收及综合利用 J中国皮革，2002， 31(3)： 3942 3 SHEN S B， TYAGI R D， BLASI J E Extraction of Cr(III)and other metal from tannery sludge by mineral acidsJ Environmental Technology,2001， 22(9)： 10071014 4 李雪飞，杨家宽含铬污泥酸浸方法的对比研究 J江苏技术示范学院学报， 2006， 12(2)：26-28 5 DE SOUZAE

13、SILVA P T DE MELLO N TMENEZES DUARTE M M， et a1 Extraction and recovery of chromium from electroplating sludgeJ J Hazard Mater,2006， 128(1)：39-43 6 袁淑琴，李伟森，董颖，等高浓度电镀废水中铬综合回收及治理 J环境工程， 1995，13(5)： 59-61 7 ZHANG Y， WANG Z K， XU X， et a1 Recovery of heavy metals from electroplating sludge and stainless

14、 pickle waste liquid by ammonia reaching methodJ Journal of Environmental Sciences， 1999， 11(3)： 381-384 8 刘利萍，张淑蓉电镀含铬废水的处理和利用 J重庆环境科学， 1999， 21(3)： 37-38，41-45. 9 祝万鹏，杨志华溶剂萃取法回收电镀污泥中得有价金属 J给水排 水， 1995， 21(2)： 16-18 10祝万鹏 ，杨志华溶剂萃取法提取电镀污泥浸出液中的铜 J环境污 染与防治， 1996，18(4)： 12-18 11祝万鹏，叶波清溶剂萃取法提取电镀污泥氨浸出渣中的金

15、属资源 J环境科学， 1998，19（ 3） ： 35-38 12孙玉华，王竹寒电镀废水处理后的污泥处理和利用 J江苏环境科技， 1997， 21(1)：47-48 13石太宏，陈可，电镀重金属污泥的无害化处置和资源化利用 .污染防治技术， 2007， 20（ 2） ： 39-41. 14张学洪，王敦球，黄明，等电镀污泥处理技术进展 J桂林 工学院学报， 2004， 24(4)：502-506 15吴乾菁，李昕微生物治理电镀废水的研究 J环境科学， 1997， 18(5)： 47-50 16项长友，王娟电镀污泥资源化无害化处置探讨 J环境科学与技术， 2005， 12(28)：35-36 17吴秀英电镀污泥中 Cr”的处理 J山东环境， 1997， 20(6)： 17-19 18龙军，俞珂，陈志义，等电镀污泥与粘土混合制砖重金属浸出毒性实验 J石油化工环境保护， 1995， 12(3)： 43-46 19安成强，崔作兴电 镀废治理技术 M北京：国防工业出版社， 2002， 15（ 3）： 286-294