電鍍污泥的熱化學處理技術

熱化學處理技術(如焚燒、離子電弧及微波等)是在高溫條件下對廢物進行分解,使其中的某些劇毒成分毒性降低,實現快速、顯著地減容,并對廢物的有用成分加以利用。近年來,利用熱化學處理技術實現對危險廢物電鍍污泥的預處理或安全處置正引起人們的重視。
  
目前,有關電鍍污泥熱化學處理技術的研究,以對在焚燒處理電鍍污泥過程中重金屬的遷移特性等問題的研究比較突出。Espinosa等對電鍍污泥在爐內焚燒過程的熱特性及其中重金屬的遷移規律進行了研究,發現焚燒能有效富集電鍍污泥中的鉻,灰渣中鉻的殘留率高達99%以上,而在焚燒過程中,絕大部分污泥組分以CO2,H2O,SO2等形態散失,因此減容減重效果非常明顯,減重可達34%。Barros等利用水泥回轉窯對混合焚燒電鍍污泥過程進行了研究,分析了添加氯化物(KCl,NaCl等)對電鍍污泥中Cr2O3和NiO遷移規律的影響,認為氯化物對Cr2O3和NiO在焚燒灰渣中的殘留情況幾乎沒有任何影響,焚燒過程中Cr2O3和NiO都能被有效地固化在焚燒殘渣中。劉剛等利用管式爐模擬焚燒爐研究電鍍污泥的熱處置特性時,分析了鉻、鋅、鉛、銅等多種重金屬的遷移特性,認為焚燒溫度在700℃以下時,污泥中的水分、有機質和揮發分就能被很好地去除,且高溫能有效抑制污泥中重金屬的浸出,但這種抑制對各種重金屬的影響各不相同,如鎳是不揮發性重金屬,在焚燒灰渣中的殘留率為100%,鉻在灰渣中的殘留率也高達97%以上,而鋅、鉛、銅的析出率則隨焚燒溫度的升高而有不同程度的增大。
 
在離子電弧、微波等其他熱化學處理研究方面,Ramachandran等用直流等離子電弧在不同氣氛下對電鍍污泥進行處理,并對處理后的殘渣及處理過程中產生的粉末進行了研究,認為此法在實現銅、鉻等有價金屬回收的同時可將殘渣轉化成穩定的惰性熔渣。Gan等通過微波輻射對電鍍污泥進行了解毒和重金屬固化實驗,發現微波輻射處理對電鍍污泥中重金屬離子的固化效果顯著,原因可能是在高溫干燥與電磁波的共同作用下,有利于重金屬離子同雙極聚合分子之間發生強烈的相互作用而結合在一起,而經微波處理的電鍍污泥具有粒度細、比表面積高、易結團等特性。
 
此外,熱化學處理有利于降低電鍍污泥中鉻的毒性。Ku等研究了高溫熱處理電鍍污泥過程中鉻的毒性價態變化,認為高溫熱處理能將鉻(Ⅵ)轉化成鉻(Ⅲ),且溫度越高轉化效果越明顯;在經高溫處理的電鍍污泥中,主要以鉻(Ⅲ)為主。Cheng等將電鍍污泥與黏土的混合物分別在900℃和1100℃的電爐中熱養護4h后,對其中鉻的價態進行了分析,發現在經900℃熱養護處理的混合物中,鉻(Ⅵ)占有絕對優勢,而經1100℃熱養護處理的混合物中,鉻則主要以鉻(Ⅲ)存在。