浅谈垃圾中重金属的回收方法实验论文

时间:2020-07-03 16:27:34 其他类论文 我要投稿

浅谈垃圾中重金属的回收方法实验论文

  1实验材料和方法

浅谈垃圾中重金属的回收方法实验论文

  1.1实验试剂和仪器实验使用的飞尘

  焚烧飞灰和飞尘的化合物及重金属含量。将飞灰和少量黏土混合压缩成型在焙烧窑内烧制陶粒,温度1120~1180℃,烟气净化系统包括脱酸塔、活性炭吸附剂和布袋除尘器。飞尘样品取自布袋除尘器排灰口,包括活性炭吸附的灰尘。为使样品具有代表性,布袋飞灰在连续稳定运行的1周内采集,收集的样品混合均匀后,用20目(0.83mm)的网筛去除大颗粒,并在105℃下干燥24h。还原铁粉:Fe含量不少于98.0%,分析纯试剂,300目。活性炭:直径2~3mm的活性炭棒颗粒,球磨机磨细,300目。采用的设备主要包括:AFS-9700原子吸收分光谱仪;MDS-6型微波消解仪;202-A0干燥箱;KE-2L行星球磨机;NJ-160搅拌器;PHS.25型pH计。

  1.2实验方法

  1.2.1配取100mL一定浓度的NaCl溶液,调节其pH,加入一定量的飞尘(10g),随后加入铁粉,120r/min搅拌1~6h。搅拌结束后,静置2h,然后用磁铁将铁粉从载浆中吸出。

  1.2.2将铁粉和磁铁分离,干燥,称量,计算其损失。

  1.2.3将尾浆固液分离,过滤液用AAS测重金属含量,残灰微波消解再用AAS测量。维持上述操作步骤,改变NaCl溶液的浓度分别为0.0、0.1、0.3、0.5、0.7、1.0、1.2mol/L;pH分别为2、4、6、8、9、11;铁粉/飞尘分别为0.0、0.2、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0;处理时间分别0、30、50、60、90、120、180min。上述实验,平行3次,得到最佳回收重金属的参数。

  2结果和分析

  2.1pH对飞尘中重金属浸出的影响

  不加入载体进行浸出实验,浸出液的pH分别用HNO3和NaOH调整到2、4、6、8、9、11,得到结果。可以看出pH在2~4时重金属的浸出率下降不明显,之后下降明显,当pH=9时接近最低值,但当pH>10时,Pb和Zn浸出又略有上升,这是因为它们属于两性重金属,在pH>10时,沉淀又开始重新解析,变成离子态。变化趋势看出,在酸性条件下加入NaCl有利于重金属的浸出,且pH宜控制在2~4。这主要是因为:酸性条件下,重金属能够与NaCl形成各种不同的络合物,增强了重金属的溶解;在碱性条件下,重金属会与水解产生的OH-产生沉淀,从而降低重金属的解析;Na+与重金属阳离子产生离子交换作用。

  2.2pH对重金属回收率的影响

  铁粉作为载体,在不同pH下对重金属回收率影响。可看出,在pH<4时,重金属的回收率随pH的增加而增加,之后降低。当pH=4时,重金属的回收率达到最大,Zn为90.5%,Cu为83.9%,Cd为80.3%,Pb为88.7%,在pH=11时,4种重金属的回收率分别是Zn为10.0%,Cd为10.8%,Cu为48.2%,Pb为71.5%,Zn和Cd的回收率下降明显,Cu和Pb的回收率略有下降,但降幅不大。这表明,pH对Zn和Cd这类酸溶性的重金属影响很大,因为Zn和Cd的金属活动性和Fe相差不大,Fe很难从其氯化物中置换出这2种金属,只能在酸性条件下依靠氯离子的络合作用,增强金属的溶解或者是依靠Fe的混凝吸附作用;而Cu和Pb的活泼性要远低于Fe,可以很容易通过载体铁粉的置换作用被回收,因此pH对其影响不大。中也可以看出,pH过低会减小重金属的回收率,这是由于在强酸溶液中存在丰富的H+,在这种环境中铁粉表面会被腐蚀,使得铁粉的胶结率降低,从而影响重金属在铁表面的堆积。从化学式可以解释这一原因。因此在后续实验中选择pH=4。

  2.3铁粉/飞尘对重金属回收率的'影响

  加入不同铁粉/飞尘对重金属回收率的影响。可看出,在没有铁粉时,Cu和Pb的回收率均低于30%;Cd为61.7%,Zn为75.4%。随着铁粉的加入,各重金属的回收率都有所增加,其中Cu和Pb的回收率涨幅很大。当铁粉/飞尘达到2,Cu和Pb的回收率分别达到了86.7%和88.6%,Cd和Zn分别为83.3%和90.3%。再继续加入铁粉,回收率基本不变,所以实验取铁粉/飞尘为2。

  (1)达到了平衡,这时PbO不再形成可溶性氯化铅络合物,因此只有很少的Pb被提取到液态;随着铁粉的加入

  (2)的反应开始发生,并促使反应向右方向进行,氯化铅络合物的浓度降低,Pb含量增多,从而又会促进化学式

  (3)向右方向进行,增强PbO的溶解,直到达到平衡。

  2.4处理时间对重金属回收率的影响

  飞尘中重金属的释放受到本身的性质以及处理时间长短的影响,控制其他影响因素不变,对不同处理时间下飞尘的浸出特性进行分析,由这些特性可得到处理时间对飞尘中重金属回收率的特性曲线。从在处理时间<1h期间,随着处理时间的增长,几种重金属的回收率均在增加,尤以Pb的回收率涨幅最大,从最初的26.5%增加到81.1%,Zn、Cd、Cu涨幅不大,分别是Zn从79.1%增加到86.7%,Cd从55.0%增加到78.3%,Cu从62.9%增加到72.7%。随着处理时间的增加,4种重金属回收率涨幅不大。当处理时间为2h时,金属回收率达到最大,4种重金属的回收率均在80%以上,分别是Zn为89.6%,Cd为83.3%,Cu为83.9%,Pb为87.9%。因此,最佳的处理时间为2h。多丽娜,等铁浆法回收垃圾焚烧飞灰中重金属的实验研究·3·2.5NaCl浓度对重金属回收率的影响NaCl浓度对重金属回收率的影响。可以看出随着NaCl浓度的增大,除Cu以外其他3种重金属回收率均是呈上升的趋势。当NaCl浓度超过0.2mol/L时,Zn和Cd回收率不再受浓度影响。当NaCl的浓度达到0.5mol/L时,Pb的回收率达到最大为57.3%。这可能是因为飞尘中的Pb大多都是以PbO的形式存在,在低NaCl浓度下,一定数量的Pb以Pb2+被H+提取出来如化学式;在高NaCl浓度下,Pb会与Cl-形成络合物[PbCl4]2-如化学式。[PbCl4]2-的增多也使得化学式正向进行,之后在铁粉上发生胶合反应,从而更多的Pb被提取出来。至于其他重金属影响较小的可能原因:

  ①重金属在飞尘中的成分不同;

  ②相对于其他重金属Pb2+和Cl-的竞争能力要高于其他几种重金属。

  3结论

  1重金属的回收率随pH的升高而降低,但随铁粉/飞尘的升高而升高,并与处理时间呈正相关性,Pb的回收随着NaCl浓度的升高上升趋势明显。

  2在最佳参数NaCl浓度为0.5mol/L,pH=4,铁粉/飞尘为2,处理时间2h条件下,重金属回收率分别是Pb为88.6%、Cu为86.7%、Zn为90.3%、Cd为83.3%,结果表明利用铁浆法回收飞尘中重金属是可行的。

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