鉻鞣污泥中重金屬Cr的資源化利用研究.pdf

1、鉻鞣污泥中含有重金屬Cr，其含量高、毒性大，容易造成環(huán)境污染、威脅人類健康。含Cr鉻鞣污泥的資源化處理，不僅能減輕對環(huán)境的污染，同時還能實現(xiàn)資源的再利用。本文利用“酸浸-離子交換法/化學(xué)沉淀法-產(chǎn)品制備”方法，對含20.01％ Cr及2.02％ Ca、1.87％ Mg的鉻鞣污泥中重金屬Cr進(jìn)行回收并資源化利用。主要研究結(jié)果如下:
　　(1)利用H2SO4、HNO3和HCl提取鉻鞣污泥中大量的Cr，研究了酸種類(H2SO4、HNO3

2、及HCl)、固液比、酸濃度、浸出時間、溫度和攪拌速度對Cr浸出效率的影響，通過正交實驗獲得最優(yōu)浸出條件。結(jié)果表明:酸浸法提取鉻鞣污泥中金屬Cr的浸出效率，依次為:HCl＞H2SO4＞HCl，HCl最適合用于提取金屬Cr。HCl酸浸法最優(yōu)條件:固液比10 g/L，HCl濃度4.5 mol/L，浸出溫度50℃，浸出時間1.5 h，其中攪拌速度對HCl酸浸效果影響不明顯。進(jìn)行HCl二次酸浸對Cr的浸出效果達(dá)到91.02％。
　　(2)利

3、用732陽離子交換樹脂吸附酸浸出液中的Cr3+，研究了樹脂質(zhì)量、pH、時間、溫度對樹脂吸附回收Cr3+效率的影響，綜合獲得最優(yōu)吸附條件。結(jié)果表明:732樹脂吸附Cr3+是可行的，最優(yōu)條件為樹脂質(zhì)量0.7 g、pH=2、吸附時間60min、溫度室溫30℃，此時樹脂對Cr3+的吸附回收率為96.1％。通過擬合發(fā)現(xiàn)該吸附過程符合Langmuir吸附方程。準(zhǔn)二級動力學(xué)模型與本研究中動力學(xué)數(shù)據(jù)擬合相關(guān)性更好，通過相關(guān)數(shù)據(jù)擬合分析可知，732樹脂與

4、Cr3+反應(yīng)主要速率控制步驟為顆粒擴(kuò)散控制。熱力學(xué)數(shù)據(jù)分析表明，732樹脂與Cr3+的反應(yīng)是自發(fā)的、吸熱的。
　　酸浸出液中雜質(zhì)Ca2+、Mg2+會被732樹脂吸附。在吸附初始階段，Cr3+濃度高，Ca2+、Mg2+基本不影響732樹脂對Cr3+的吸附效果;當(dāng)732樹脂吸附Cr3+達(dá)到吸附平衡，Cr3+濃度降低，Ca2+、Mg2+與之逐形成競爭關(guān)系。
　　選用HCl/H2SO4進(jìn)行解吸實驗，為最大程度地解吸Cr3+，研究了時

5、間和HCl/H2SO4濃度對解吸效率的影響，結(jié)果表明:在8％ HCl/H2SO4的二次解吸作用下， Cr3+的解吸效率為95.46％/97.22％，解吸所得Cr2(SO4)3溶液中Cr3+、Ca2+和Mg2+濃度分別為485.094 mg/L、7.174 mg/L和15.015 mg/L; CrCl3溶液中Cr3+、Ca2+和Mg2+濃度478.632mg/L、19.673 mg/L和15.465 mg/L。為提高樹脂利用率，對樹脂進(jìn)行

6、再生，再生樹脂在最優(yōu)條件下對Cr3+的吸附回收率為92％。
　　(3)采用NaOH沉淀-H2O2氧化-H2SO4酸化法制備Na2Cr2O7。結(jié)果表明，以NaHSO3作為還原劑，使酸浸出液中Cr6+還原為Cr3+，NaHSO3質(zhì)量與Cr6+質(zhì)量比例為5∶1時能充分還原酸浸出液中的Cr6+。用NaOH調(diào)節(jié)酸浸出液pH=9.0能有效獲得Cr(OH)3沉淀，沉淀效率達(dá)到99％。利用H2O2在pH=10，60℃恒溫條件下，H2O2與Cr3+

7、的摩爾比為2.5∶1、反應(yīng)時間為2h時，能有效地使Cr(OH)3中Cr3+氧化為Cr6+，其轉(zhuǎn)化率為98.01％。將所得Na2CrO4溶液用H2SO4酸化法調(diào)節(jié)pH=3以得到Na2Cr2O7，純度為96％。
　　(4)本文采用“酸浸-離子交換法/化學(xué)沉淀法-產(chǎn)品制備”方法從含Cr鉻鞣污泥中回收Cr，該法操作簡單、成本低廉，制備所得為Cr2(SO4)3、CrCl3溶液，可應(yīng)用于三價鉻電鍍工藝等領(lǐng)域;所得Na2Cr2O7則作為鉻鹽母料