论文部分内容阅读
铬鞣污泥中含有重金属Cr,其含量高、毒性大,容易造成环境污染、威胁人类健康。含Cr铬鞣污泥的资源化处理,不仅能减轻对环境的污染,同时还能实现资源的再利用。本文利用“酸浸-离子交换法/化学沉淀法-产品制备”方法,对含20.01%Cr及2.02%Ca、1.87%Mg的铬鞣污泥中重金属Cr进行回收并资源化利用。主要研究结果如下:(1)利用H2SO4、HNO3和HCl提取铬鞣污泥中大量的Cr,研究了酸种类(H2SO4、HNO3及HCl)、固液比、酸浓度、浸出时间、温度和搅拌速度对Cr浸出效率的影响,通过正交实验获得最优浸出条件。结果表明:酸浸法提取铬鞣污泥中金属Cr的浸出效率,依次为:HCl>H2SO4>HCl, HCl最适合用于提取金属Cr。HCl酸浸法最优条件:固液比10g/L,HCl浓度4.5mol/L,浸出温度50℃,浸出时间1.5h,其中搅拌速度对HCl酸浸效果影响不明显。进行HCl二次酸浸对Cr的浸出效果达到91.02%。(2)利用732阳离子交换树脂吸附酸浸出液中的Cr3+,研究了树脂质量、pH、时间、温度对树脂吸附回收Cr3+效率的影响,综合获得最优吸附条件。结果表明:732树脂吸附Cr3+是可行的,最优条件为树脂质量0.7g、pH=2、吸附时间60min、温度室温30℃,此时树脂对Cr3+的吸附回收率为96.1%。通过拟合发现该吸附过程符合Langmuir吸附方程。准二级动力学模型与本研究中动力学数据拟合相关性更好,通过相关数据拟合分析可知,732树脂与Cr3+反应主要速率控制步骤为颗粒扩散控制。热力学数据分析表明,732树脂与Cr3+的反应是自发的、吸热的。酸浸出液中杂质Ca2+、Mg2+会被732树脂吸附。在吸附初始阶段,Cr3+浓度高,Ca2+、Mg2+基本不影响732树脂对Cr3+的吸附效果;当732树脂吸附Cr3+达到吸附平衡,Cr3+浓度降低,Ca2+、Mg2+与之逐形成竞争关系。选用HC1/H2SO4进行解吸实验,为最大程度地解吸Cr3+,研究了时间和HCl/H2SO4浓度对解吸效率的影响,结果表明:在8%HCl/H2SO4的二次解吸作用下,Cr3+的解吸效率为95.46%/97.22%,解吸所得Cr2(SO4)3溶液中Cr3+、Ca2+和Mg2+浓度分别为485.094mg/L、7.174mg/L口15.015mg/L;CrCl3溶液中Cr3+、Ca2+和Mg2+浓度478.632mg/L、19.673mg/L和15.465mg/L。为提高树脂利用率,对树脂进行再生,再生树脂在最优条件下对Cr3+的吸附回收率为92%。(3)采用NaOH沉淀-H202氧化-H2SO4酸化法制备Na2Cr207。结果表明,以NaHSO3作为还原剂,使酸浸出液中Cr6+还原为Cr3+, NaHSO3质量与Cr6+质量比例为5:1时能充分还原酸浸出液中的Cr6+。用NaOH调节酸浸出液pH=9.0能有效获得Cr(OH)3沉淀,沉淀效率达到99%。利用H202在pH=10,60℃恒温条件下,H202与Cr3+的摩尔比为2.5:1、反应时间为2h时,能有效地使Cr(OH)3中Cr3+氧化为Cr6+,其转化率为98.01%。将所得Na2CrO4溶液用H2SO4酸化法调节pH=3以得到Na2Cr207,纯度为96%。(4)本文采用“酸浸-离子交换法/化学沉淀法-产品制备”方法从含Cr铬鞣污泥中回收Cr,该法操作简单、成本低廉,制备所得为Cr2(SO4)3、CrCl3溶液,可应用于三价铬电镀工艺等领域;所得Na2Cr2O7则作为铬盐母料以制备铬盐产品,可制备碱式硫酸铬以回用于制革产业中,由此实现铬鞣污泥在多产业的资源化利用,避免了大量废弃物的产生。以上试验表明“酸浸-离子交换法/化学沉淀法-产品制备”方法切实可行,且具有较好的经济效益和环境效益。