含铬电镀污泥中重金属的选择性分离及类铁氧体材料相变机制研究

作     者：林仕宏 

作者单位：福州大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王永净

授予年度：2020年

学科分类：083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 08[工学] 

主      题：含铬电镀污泥 碱性氧化焙烧 水热反应 选择性分离 

摘      要：含铬电镀污泥是电镀废水用化学沉淀法处理后产生的一种危险固体废弃物,其中Cr元素经过处理后主要以Cr（III）的形式存在于污泥中,但在空气中或其他条件下仍有可能转化为毒性较高且可迁移的Cr（VI）,污染土壤及地下水系统,对环境及人体造成严重危害。我国铬资源较为匮乏,若能从电镀污泥中回收利用铬资源,则能够实现环境与经济效益的双赢。本文首次采用碱性氧化焙烧联用水热法,对含多金属元素的模拟电镀污泥进行处理,考察碱性氧化焙烧及水热过程中,不同反应条件对铬分离效果的影响,研究反应过程中物相转变机制。主要包括以下内容:（1）对铬铁模拟电镀污泥（CFNC-2600）,考察了碱性氧化焙烧时间、碳酸钠投加量倍数、碱性氧化焙烧温度、水热固液比、水热温度、水热时间等因素对总铬去除率和物相的影响,结果表明碱性焙烧后污泥会形成氧化铁和Ca Fe双金属氧化物（LDO）,该物质会导致对Cr（III）的氧化效率下降。在经过高温水热之后,LDO会溶解,生成结晶度较高的碳酸钙和氧化铁,释放表面吸附的Cr（VI）和部分Cr（III）,从而提高总铬去除率,最高可达98%,且得到符合毒性浸出标准的氧化铁红产品。（2）对铬铁镍模拟电镀污泥（CFNC-2630）和铬铁铜模拟电镀污泥（CFNC-2603）,考察了碱性氧化焙烧温度、水热温度、水热时间等因素对总铬去除率和物相的影响,结果表明CFNC-2630污泥经过碱性焙烧后主要形成的物相是氧化镍和镍铁氧体,氧化镍的含量与焙烧温度有关。水热反应可以促进焙烧渣中的Ni O转化为镍铁氧体。最佳条件下总铬去除率为96.1%,回收的镍铁氧体纯度大于95%,饱和磁化强度最高为26.1 emu/g。CFNC-2603污泥碱性焙烧后的主要物相是氧化铜和铜铁氧体,经过高温水热后,650～750℃条件下焙烧的样品中的主要物相仍为氧化铜和铜铁氧体,而在350～550℃条件下焙烧的产物转化为氧化铁和氧化铜。最佳条件下总铬去除率为82.6%。水热后的样品进行酸洗分离铜,铜的溶出率最高可以达到66%。（3）对铬铁镍铜模拟电镀污泥（CFNC-2633）,考察了碱性氧化焙烧温度和水热温度对总铬去除率和物相的影响。结果表明在生成铁氧体的过程中,镍会优先与铁形成镍铁氧体,而铜主要与氧化铜的形式存在。750℃焙烧、220℃水热条件下总铬去除率可以达到96.7%。对水热后残渣进行酸洗,由于焙烧温度550℃以上时污泥中的Cu O会反应生成铜铁氧体,因此550℃焙烧、220℃水热条件下,铜回收率最高可以达到66%。而750℃焙烧后的样品饱和磁化强度更高,可以达到23.1emu/g。