含铬铝型材污泥中铝铬金属的分离技术研究

发布时间：2020-04-29 19:21

【摘要】：目前,含铬铝泥的处理处置研究主要以Cr(VI)为主,但是,在铝型材生产过程中,会产生大量含Cr(III)的铝泥,而且处理较为困难,造成大量的堆存。因此,本文提出了采用氧化剂氧化-硫酸钠解胶联合法对含铬铝型材污泥进行铝铬分离。本研究以广东省某铝型材企业产生的两种不同含Cr(III)量的铝型材污泥为研究对象,利用XRF、XRD、FT-IR、ICP-OES等多种仪器,分析两种污泥的化学组成、晶相结构、官能团结构等基本特征,以及研究污泥中铝铬金属的酸碱溶出特性。在污泥含铝量损失较少的前提下,1#含铬铝型材污泥(简称1#污泥,下同)经次氯酸钠氧化-硫酸钠解胶联合处理,污泥中的Cr(III)基本得到去除。1#污泥中Cr(III)含量为4.09 mg·g~(-1)。在次氯酸钠浸铬试验时,适当地增加次氯酸钠浓度、反应温度、反应时间有利于增加铬浸出率。在最佳氧化条件下(固液比1:7,次氯酸钠浓度5.50 mol·L~(-1),温度60℃,反应30 min),铬浸出率为46.21%。污泥具有胶体物质的特性,滤渣残留部分Cr(VI)。根据硫酸根与铬酸根离子交换规律,硫酸钠可去除残留Cr(VI)。对水洗一次后的滤渣进行解胶,在最佳解胶条件下(硫酸钠浓度为0.07 mol·L~(-1),固液比1:7,温度70℃,解胶三次,每次45 min),滤渣中含铬量为0.80mg·g~(-1),总除铬率为80.44%,且污泥中含铝量损失率仅为1.08%。经除铬前后的污泥FT-IR分析,得到污泥中铬特征峰消失,表明1#污泥经过联合法处理后,污泥中铬金属得到去除。2#含铬铝型材污泥(简称2#污泥,下同)中Cr(III)含量为30.93mg·g~(-1)。利用次氯酸钙氧化-硫酸钠解胶联合的方法,可有效地分离2#污泥中Cr(III)。在次氯酸钙浸铬试验中,适当地增加NaOH、次氯酸钙用量有利于提高Cr(III)氧化率,减少污泥残留Cr(VI)量,提高铬浸出率。在最佳氧化条件下(固液比1:12,氢氧化钠浓度0.40 mol·L~(-1),反应温度60℃,次氯酸钙0.29 g·g~(-1),反应时间2 h),体系中Cr(III)氧化率为96.51%,总Cr浸出率64.15%,主要浸出Cr(VI)为主,反应后pH为8.12。利用硫酸钠交换-解吸原理,水洗-解胶可去除污泥残余Cr(VI)。在最佳水洗条件(固液比1:4,水洗三次,每次30 min)和最佳解胶条件下(固液比1:8,硫酸钠用量0.20 mol·L~(-1),解胶两次,每次45 min),污泥总除铬率为93.08%,滤渣含铬量为2.14 mg·g~(-1)。对除铬前后2#污泥的FT-IR分析,得到污泥中铬特征峰峰强缩减甚至消失,表明2#污泥经过次氯酸钙氧化-硫酸钠解胶后,污泥中铬金属基本得到分离。本文试验针对不同Cr(III)含量的铝型材污泥,利用不同的氧化剂处理,通过氧化-解胶联合法,有效单独分离出铝型材污泥中Cr(III),污泥除铬率达到80%以上,同时存在污泥中含铝量损失较少,铬浸出率高,操作相对简单,条件温和等优点,为污泥处理处置提供新的途径与参考,对后续污泥中铝资源的再生利用如制备城市污水处理的絮凝剂等提供一定的研究基础。
【图文】：

合解胶法进一步去除污泥中残留的 Cr(VI)。在除铬过程中，探索 Cr(III)氧化的条件和浸出规律，同时研究铝型材污泥中铬铝的分离机理，为含铬铝型材污泥的处理处置提供新的途径与参考。1.2 含铬铝型材污泥的产生状况1.2.1 含铬铝型材废水的产生在生产过程中，需要对铝型材进行表面处理，主要工序包括脱脂、碱式、酸洗、氧化、封孔及着色等[11]。其中在喷涂工序前，为了使铝型材表面形成均匀的化学转换膜，以提高涂层的附着力和耐蚀性，也需进行化学前处理。目前，，大部分铝型材厂的喷涂前化学转化处理主要是使用传统的铬化处理，因生成钝化膜的抗腐蚀性能及附着力更好[1]。铬化处理后的型材需用水进行清洗，从而产生大量的含铬废水，其中含有较多的铝离子和铬离子。废水经过专门管道收集，单独处理达标，产生的含铬铝型材污泥按照危险废物管理[12]。具体流程见下图 1-1。

第一章 绪论处理含铬铝型材污泥的 Cr(III)分析铝型材厂污泥的化学组成、晶相组成、微观结构，利等有价组分的初步分离处理。通过不同氧化条件如氧化剂度、时间等，考察污泥中不同含量的 Cr(III)的最适氧化条件氧化过程中污泥中铝铬金属的氧化机理及规律。解胶处理含铬铝型材污泥的 Cr(VI)解胶试验去除残留 Cr(VI)，研究残留 Cr(VI)在不同的洗涤剂、时间等的去除效果和浸出率，根据在铝铬浸出分离的铬的含量及形态，研究铬铝分离过程的物质迁移转化规律究技术路线
【学位授予单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X758

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本文编号：2644911