電鍍污泥的性質(zhì)及資源化研究進(jìn)展

吳長淋

（上海華勵(lì)振環(huán)保科技有限公司 上海 200092）

1 引言

電鍍是當(dāng)今全球三大污染工業(yè)之一。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),我國電鍍行業(yè)每年排出的電鍍廢水約有40億m3[1]，上海市每年表面處理廢物每年產(chǎn)生量為6萬余噸，其中包括大約2萬噸電鍍污泥。電鍍污泥成分復(fù)雜，重金屬含量較高，電鍍污泥資源化是電鍍污泥處理處置的一個(gè)主要方向[2,3]。研究電鍍污泥性質(zhì)并探尋合適的資源化技術(shù)，不僅有利于解決電鍍污泥處置問題，緩解電鍍污泥填埋處置壓力，而且對(duì)于重金屬資源回收具有重要作用。因此，本文就電鍍污泥重金屬性質(zhì)分析和資源化技術(shù)研究進(jìn)展兩方面開展討論。

2 電鍍污泥的性質(zhì)

陳永松等研究了12種來源不同電鍍污泥的基本性質(zhì)，如表1所示，電鍍污泥的含水率高（一般為80%以上）、可揮發(fā)組分含量低（占干基的10～20%）、pH一般略偏堿性（7～9）。

表1 電鍍污泥的基本理化特性[4]

表2為上海市4個(gè)典型電鍍污泥樣品性質(zhì)，來源與不同的電鍍污泥產(chǎn)生企業(yè)，所含主要污染物成分不同，樣品含水率均高于50%，呈污泥狀，pH均呈堿性，高于8.4。電鍍污泥基本性質(zhì)與電鍍污水處置過程相關(guān)，一般電鍍污水采用添加堿性物質(zhì)沉淀方法處理，對(duì)沉淀物采用脫水后形成電鍍污泥。

表2 上海市典型電鍍污泥的基本性質(zhì)

電鍍污泥的重金屬分析結(jié)果表明電鍍污泥主要的重金屬污染元素為鉻、銅、鎘、鋅、鎳和鉛等，重金屬含量一般為3～15%，上海市4個(gè)典型電鍍污泥中，重金屬Zn、Ni、Cr、Cu含量占污泥干基比例為：1.84%、2.29%、4.17%和2.15%，電鍍污泥中重金屬具有回收利用價(jià)值。

采用X射線熒光光譜儀對(duì)電鍍污泥進(jìn)行化學(xué)組成分析，結(jié)果表明：電鍍污泥主要成分氧化鋁，氧化鎂，氧化硅，氧化鈣，氧化鐵，氧化銅，氧化鎳。采用X射線衍射儀進(jìn)行礦物相分析原始電鍍污泥特征譜線強(qiáng)度很低且分布比較均勻，很難識(shí)別出具體的礦物相組成，表明電鍍污泥中各物相的結(jié)晶程度比較低。

曾彩明等[5]研究了電鍍污泥的浸出特性，電鍍污泥中Cu、Zn、Ni、Cr含量6%、2.7%、4.5%和7.3%，采用硫酸硝酸法和醋酸緩沖溶液法[6]浸出，采用硫酸硝酸法浸出 Cu、Zn、Ni、Cr濃度分別為 0.11 mg/L、0.01 mg/L、0.27 mg/L、0.48mg/L；采用醋酸緩沖溶液發(fā)浸出 Cu、Zn、Ni、Cr 濃度分別為 3.86 mg/L、0.17 mg/L、15.35 mg/L、2.39 mg/L。2種方法鑒別結(jié)果不一致，總體而言，采用醋酸溶液作為浸提劑，浸出濃度整體稍高于硫酸硝酸浸出液的濃度，這主要是由于醋酸對(duì)金屬的絡(luò)合能力較強(qiáng)。

眾多研究表明，重金屬浸出的含量與電鍍污泥重金屬的總量相比，電鍍污泥重金屬浸出的比例均低于3%，這主要是由于電鍍污泥在廢水處理過程中添加較多堿性物質(zhì)，固重金屬均已穩(wěn)定的堿性沉淀物存在，水浸出和低濃度的酸浸出無法使重金屬大量溶出。

重金屬形態(tài)分析表明，電鍍污泥中可溶態(tài)重金屬含量極低，重金屬主要以碳酸鹽結(jié)合態(tài)、有機(jī)硫化態(tài)和殘?jiān)鼞B(tài)形式存在。這一結(jié)果與上述重金屬浸出濃度低的現(xiàn)象相吻合，表明電鍍廢水處理過程中添加堿性物質(zhì)形成重金屬氫氧化物沉淀。

3 電鍍污泥資源化技術(shù)

電鍍污泥資源化技術(shù)包括穩(wěn)定化/固化后利用，焚燒處理技術(shù)，電鍍污泥制磚等。電鍍污泥穩(wěn)定化/固化后利用存在重金屬長期溶出的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)；電鍍污泥制磚主要工藝流程為：收集的電鍍污泥按3%比例摻入到制磚泥土、煤渣中，通過攪拌、擠壓，切胚成形，磚胚經(jīng)風(fēng)干后，進(jìn)輪窯燒制成磚。電鍍污泥制磚過程中，重金屬（包括Cu，Cr，Zn等）揮發(fā)至煙氣中，由于磚瓦廠尾氣處置設(shè)施簡單，可能導(dǎo)致重金屬排放至大氣中造成二次污染。

3.1 酸浸回收電鍍污泥重金屬

酸浸回收污泥中重金屬具有回收率高、回收速度快，操作原理簡單等優(yōu)點(diǎn)。

李海英等采用硫酸浸取線路板污泥中的銅，線路板污泥中的銅主要成分為氫氧化銅和堿式硫酸銅。實(shí)驗(yàn)利用酸與金屬的氫氧化物或堿式鹽發(fā)生酸堿中和反應(yīng)生成可溶性的金屬鹽類而溶解于液相，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明控制pH=1，銅的浸取率可達(dá)100%，浸出的pH是影響回收率的主要因素。

李雪飛等采用4%（體積比）的硫酸和12.5%的鹽酸浸出含鉻污泥，酸洗浸出后的固體采用GB 5086-`1997方法，鉻浸出濃度為3.658mg/L，浸出結(jié)果表明該含鉻污泥酸浸后危害程度大大降低。

王春花等研究了電鍍污泥中重金屬最佳浸出條件，根據(jù)浸出實(shí)驗(yàn)結(jié)果，污泥細(xì)度為100目，每2 g干污泥溶解在10 mL、pH值為1.5的硫酸溶液中，常溫下振蕩1.5 h為最佳浸出工藝條件。此時(shí)污泥中常見重金屬Cu，Ni，Zn，Cr的浸出率均高于95%。

Chuncheng Li等采用超聲配合硫酸(98%)浸出電鍍污泥，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明pH為2.8、超聲波強(qiáng)度200W時(shí)，Cr、Ni、Zn和Cu浸出率為100%，F(xiàn)e浸出率為40%左右，隨著pH提高，浸出比例均稱下降趨勢(shì)。

Paula等采用商業(yè)鹽酸與水8:2（體積比）混合后作為浸提劑，與電鍍污泥（Cr含量為2200mg/kg）混合浸提30min，Cr提取率為97.6%。

酸浸回收重金屬的方法也有工業(yè)化應(yīng)用，例如廣東東莞市環(huán)保技術(shù)服務(wù)中心采用圖1所示的工藝流程綜合利用含銅、鎳的電鍍污泥；

重慶阿波羅公司鳳凰電鍍工業(yè)園電鍍廠也對(duì)電鍍污泥中金屬回收進(jìn)行了工程應(yīng)用，采用圖1所示的工藝流程回收電鍍污泥中的銅和鎳。

圖1 電鍍污泥酸洗回收工程應(yīng)用流程圖（a）廣東東莞（b）重慶

總體而言，酸浸回收電鍍污泥中重金屬的方法具有較好的效果且有一定的工程應(yīng)用，但該方法也存在不足之處：一是酸、堿消耗大，工藝流程中需要通過大量的酸堿不斷調(diào)節(jié)pH值；二是重金屬選擇性差，電鍍污泥中的絕大部分金屬都會(huì)浸出進(jìn)入液相，需要大量后續(xù)處理予以分離，水處理工藝復(fù)雜。酸浸方法適合重金屬種類較為單一的電鍍污泥。

3.2 氨浸回收電鍍污泥重金屬

氨浸法是利用氨和銨鹽與污泥中能夠生成氨絡(luò)合物的金屬發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)生成可溶性氨絡(luò)合物而溶解于液相中，具有溶解選擇性好、有利于不同金屬分離的優(yōu)點(diǎn)，但溶解速度較慢，溶解量低。

祝萬鵬等采用氨絡(luò)合分組浸出-蒸氨-水解渣酸浸-溶劑萃取-結(jié)晶分離工藝回收電鍍污泥中有價(jià)金屬，各金屬回收率為：Cu＞93%，Zn＞91%，Ni＞88%，Cr＞98%，F(xiàn)e＞99%，且能得到較高純度的金屬鹽類產(chǎn)品。

張冠東等研究了用濕法氫還原對(duì)電鍍污泥氨浸產(chǎn)物中的銅、鎳等有價(jià)金屬進(jìn)行分離回收，成功地分離出金屬銅粉和鎳粉。

張煥然通過選定的氨-碳酸氫銨體系對(duì)銅鎳的回收進(jìn)行工藝優(yōu)化，萃余液經(jīng)調(diào)氨后返回浸出，銅、鎳浸出率分別達(dá)到94.3%、86.8%，證明了氨循環(huán)利用可行性。

綜上，無論是酸浸或氨浸處理電鍍污泥，重金屬的總回收率及同其他雜質(zhì)分離的難易程度，主要受浸取過程中重金屬的浸出率和浸取液對(duì)重金屬和雜質(zhì)的選擇性控制[7]。

結(jié)語

電鍍污泥含水率高（高于50%），pH呈堿性，重金屬浸出濃度與浸出方法相關(guān)，采用醋酸溶液作為浸提劑的浸出濃度整體稍高于蒸餾水浸出的濃度；電鍍污泥的主要重金屬污染物與電鍍污泥產(chǎn)生工藝相關(guān)，一般電鍍污泥主要重金屬污染物含量高于1.8%（以干基計(jì)），具有資源化利用價(jià)值。

采用酸浸方法回收電鍍污泥的重金屬具有效率高、速度快的優(yōu)點(diǎn)，適用與重金屬種類較為單一的電鍍污泥；采用氨浸方法回收電鍍污泥的重金屬，具有較好的重金屬選擇性。實(shí)際過程中，應(yīng)當(dāng)結(jié)合具體的電鍍污泥的性質(zhì)，選擇合適的重金屬回收方式。

電鍍污泥的資源化利用，有利于緩解危險(xiǎn)廢物的填埋壓力，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)重金屬回收，具有較好的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)

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[4]陳永松，周少奇.電鍍污泥的基本理化特性研究[J].中國資源綜合利用，2007，25(5):2-6.