铁氧法稳定污泥中重金属的实验研究

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工业废水处理的产生的污泥中往往含有一定数量的重金属。由于重金属具有难降解、易累积等不同于一般污染物的特性,若污泥中的重金属形态不稳定,重新进入环境,则造成二次污染。铁氧体法是一种简单、经济、高效的污水处理工艺,且其产生的铁氧体沉渣化学性质稳定,若分离回收还可用作磁性材料。因此本研究将铁氧体工艺用于稳定污泥中的重金属,并对其工艺条件及效果进行探讨。研究选用三种不同的药剂投加方式提供构成铁氧体所需的铁离子:单独投加Fe2+或Fe3+,按照比例投加Fe2+和Fe3+和投加Fe2+和H2O2。结果表明,按照一定比例投加Fe2+和Fe3+药剂与利用H2O2氧化Fe2+药剂稳定污泥中重金属的效果不错,前者要好于后者,单独投加Fe2+或Fe3+药剂对污泥中重金属稳定效果略差。研究用铁氧体法分别稳定模拟污泥中的Ni和Cr,以探索本工艺的主要影响因素,从而确定最佳工艺条件,影响因素主要包括:投加Fe2+和Fe3+药剂时,n(Fe3+)/n(Fe2+)的比值;利用H2O2氧化Fe2+药剂时,n(Fe2+)/n(H2O2)的比值;投药比;pH;温度和搅拌时间。结果表明,Fe3+与Fe2+比例合适才能有效促使Ni2+或Cr3+与Fe2+、Fe3+生成稳定的铁氧体,Fe3+过多或Fe2+过多都不利于铁氧体的生成;投药比与Ni和Cr的稳定态含量皆呈正相关关系,即投药量越大,进入铁氧体晶格的重金属就越多;同时,Ni和Cr的稳定态含量都随着pH值的升高,呈现先增加再缓慢减小的变化趋势,pH在弱碱性范围内,最适宜铁氧体的生成;而一定的温度会促使污泥中的重金属向铁氧体转化,但温度过高会使大量的Fe2+转化生成Fe3+,体系内的Fe2+不足,阻碍了铁氧体的生成;加热搅拌一段时间后污泥中的60%多的Ni及90%多的Cr转化成了稳定态,证明铁氧体法稳定污泥中的重金属有不错的效果。研究取用某电镀企业用中和沉淀法处理电镀废水产生的电镀污泥(含Cu、Ni、Zn、Cr、Cb、Pb等),采用投加Fe2+和Fe3+药剂时的方式验证铁氧体法稳定污泥中的重金属其最佳工艺条件,并采用X射线衍射及扫描电子显微镜对沉淀物进行检测分析。结果表明,铁氧体法对不同重金属的稳定效果有所不同,此电镀污泥经铁氧体法稳定后,Cr稳定态含量可达90%以上,Ni、Cu、Cb的稳定态含量一般为75%85%,Pb、Zn的稳定态含量一般为60%70%,最佳工艺条件与前面实验略有差别,但相差不大;且稳定态沉淀物的XRD图及SEM照片皆表明其主要成分为尖晶石型铁氧体,铁氧体粒状均匀,晶型良好。本研究证明了用铁氧体法稳定污泥中的重金属工艺简单、效果良好、生成的铁氧体沉淀具有回收利用的价值,是一种切实可行的用以使污泥中重金属稳定化的工艺,并且确定了最佳工艺条件及相关的技术参数。
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