氯化焙烧法分离回收电镀污泥中有价金属及其资源化研究

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电镀污泥是化学沉淀法处理电镀废水过程中产生的一种典型危险固体废物,其所包含的重金属(铬、镍、铜、锌等)既对环境存在巨大的危害,同时也是重要的金属资源。因此,电镀污泥中重金属的提取对环境保护和资源回收具有重要意义。电镀污泥通常是多种金属离子共存,采用传统的浸出法难以实现重金属的高效、高选择性提取。同时,浸出液中多种金属离子共存将大大增加了重金属再利用的难度。常见的电镀污泥中主要物相为碳酸钙、硫酸钙,本论文主要物相的不同提出了两种氯化焙烧-浸出方法以实现重金属的选择性提取,并进一步对回收的电镀污泥浸出液高值化利用制备超级电容器电极材料进行研究。主要研究内容如下:(1)对含碳酸钙电镀污泥,采取氯化挥发-稀酸浸出的方法。以氯化钙作为氯化剂,在氧化气氛下进行氯化焙烧,锌、铜通过转化为氯化物挥发分离,Cr(III)则在Ca CO3促进下与氧气反应转化为Cr(VI),然后结合稀酸浸出提取铬,最终实现铬、锌、铜的选择性提取。在最佳条件(1000℃、4 h、氯化钙与污泥的质量比为0.7:1)下,锌和铜提取率均大于99.9%、99.9%,铬提取率为82.1%。(2)对含硫酸钙电镀污泥,采取氯化焙烧-水浸的方法。以HCl作为氯化剂,在惰性气氛(N2)下进行低温氯化焙烧,铬、镍、铜先转化为相应氯化物,然后通过温度调控作用使Cr Cl3转化为不溶于水的Cr2O3,而镍和铜仍以易溶于水的Ni Cl2和Cu Cl2存在,通过水浸实现镍和铜的选择性提取。在最佳条件(350℃、0.5 h、HCl与污泥的液固比为1.2:1)下,镍和铜的提取率分别为96.3%、90.7%。(3)进一步对电镀污泥浸出液的高值化利用进行研究,以电镀污泥浸出液中镍、铜作为金属源,通过模板法制备Ni-Cu LDH材料应用于超级电容器。片状Ni-Cu LDH中丰富的介孔和大孔结构为离子快速传输提供通道,其比电容高达1694 F g-1且优于纯化学试剂制备Ni-Cu LDH。此外,Ni-Cu LDH具有良好循环性能(电容保持率为73.3%,2000圈)。
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