鉻渣無害化處理方法

2021-07-29 19:54:38 字數 2529 閱讀 5469

鉻渣內含有的cr2o72-,cro42-陰離子是造成環境汙染的主要原因,在鉻渣中加入適量的還原劑,在一定條件下,鉻鹽中的cr6+被還原為cr3+,或者通過某種方法將cr6+而使其不會對環境造成危害,稱為鉻渣的無害化處理。國內外對鉻渣的無害化處理方法有以下四種:化學處理法,物理/化學法,熔燒法和固化/穩定化處理法。

一、化學處理法

化學處理法是通過破壞固體廢物中的有害成分,。為廢物在運輸、焚燒和填埋前做預處理。鉻渣的化學處理方法有絡合法和還原法。

絡合法是將鉻渣與特定的化學原料(通常為含有聚合氨基酸,氨基苯氧基、氨基萘氧基等的有機物)進行絡合反應,將cr6+轉變為cr3+後,形成穩定的絡合物,使鉻渣解毒後再作進一步處理。還原法是利用so2,nahso3,na2so3,feso4,fecl2等藥劑作為還原劑來還原cr6+;鉻渣濕法還原解讀就是在水介質中,利用還原劑或者沉澱劑,使咋中的六價鉻轉變為三價鉻或不沉澱而解毒。鉻渣濕法解毒一般分為兩步進行,先是將鉻渣中的六價鉻轉移至水相,接著用還原劑將六價鉻還原為無毒的三價鉻,或者用沉澱劑使六價鉻轉變為穩定的水不溶鉻酸鹽,從而完成鉻渣治理。

如利用碳酸鈉溶液進行濕式還原法處理鉻渣時,將經過濕磨後的鉻渣用碳酸鈉溶液處理,使其中的酸溶性鉻酸鈣與鉻鋁酸鈣轉化為水溶性鉻酸鈉而被溶出,**鉻酸鈉產品;余渣再用硫化鈉處理,是剩餘的cr6+轉化為cr3+,加入硫酸中和,並用硫酸亞鐵固定過量的s,相應化學反應方程式為:

8na2cro4+3na2s+(8+4x)h2o=4(cr2o3.xh2o)+3na2so4+16naoh

8na2cro4+6na2s+(11+4x)h2o=4(cr2o3.xh2o)+3na2s2o3+22naoh

na2s+feso4=fes+na2so4

另外,根據還原劑所處狀態不同可分為氣相、液相和固相還原法;根據還原時鉻渣ph值的不同,可在酸性條件下採用so2、nahso4、na2so3、feso4作為還原劑,在鹼性條件下採用na2s、nahs等作為還原劑。

二、物理、化學處理法

物理、化學處理法是將鉻渣中的有害物質經吸附、離子交換等物理/化學方法富集濃縮後進一步處理或**。其中物理法包括粉碎、研磨、壓實、固化、物理吸附、包藏、熔融等過程;化學法包括離子交換、化學吸附、各種還原處理和利用化學反應使cr6+生成沉澱後過濾,或使cr6+固定在某種基體材料中,降低浸出毒性。如氫氧化鐵、氧化鋁、煙煤、秸稈、稻殼、骨粉、煤粉灰與矽灰石的燒結基材及煤粉灰與高嶺土的燒結基材等作為吸附劑,在酸性條件下對cr6+的吸附解毒效果已有大量研究,取得了良好效果。

三、熔燒法

熔燒法是將有毒物質在高溫下通過新增助劑對cr6+降解解毒的過程。鉻渣的熔燒無害化處理技術主要有炭還原法、燒結礦法、乾式還原法和旋風爐熔燒法。其中乾式還原法是將鉻渣與還原煤粉按比例充分混合後,密封焙燒,溫度高達900°c,以過程產生的一氧化碳和氫氣作為還原劑對cr6+進行還原解毒,並在密封條件下水淬後形成玻璃體,或投加過量的硫酸亞鐵與硫酸混合,以鞏固還原效果,解毒後渣的cr6+將至8×10-6,可堆存或利用。

由我國首創的旋風爐熔燒法是把鉻渣按比例加入煤粉中,噴入旋風爐內燃燒,利用爐風強大、溫度高、氣流攪動混合好的特點,把鉻渣中的cr6+還原成cr3+。炭還原法用炭作還原劑,把有毒的cr6+還原成無毒的cr3+。例如,將鉻渣和無煙煤粉按一定的比例混合在弱氧化氣氛中加熱至800°c左右,持續一段時間直至將cr6+轉化為無毒的cr3+,有關反應為:

2na2cro4+1.5c=2nacro2+na2co3+0.5co2

2c+o2=2co2

2na2cro4+3co=2nacro2+na2co3+2co2

2na2cro4+3co=cr2o3+2na2o+3co2

2cacro4+3co=cr2o3+2cao+3co2

四、 固化/穩定化處理

固化/穩定化處理是一種新型危險廢物無害化處理技術,即用穩定化藥劑固定有害物質,通過形成晶格結構和化學鍵,將有害組分與基體結合到一起,從而降低危險廢物中有害組分的浸出毒性。固化/穩定化處理鉻渣的機制十分複雜,可通過還原成cr3+後引入到晶格中,也可通過物理過程直接摻入到惰性基材中;可用水泥或石灰作為基體材料,也有用鋇固定cr6+生成不溶性的鉻酸鋇。例如,[fe(ii)4fe(iii)2(oh)12][是一種類似於吸水滑石的化合物,可以看作是富陰離子黏土,它包括二價陽離子m2+的氫氧化物和部分被m3+取代的三價陽離子m3+的氫氧化物,其結構呈層狀,層間有cl-、co32-、so42-等陰離子。

[fe(ii)4fe(iii)2(oh)12][中的fe2+能與cr6+發生氧化還原反應生成cr3+,cr3+又與[fe(ii)4fe(iii)2(oh)12][中的fe3+發生取代作用,使cr3+很好地固定,不易溶出,從而達到對cr6+徹底解毒的目的。高嶺土是工業制陶瓷、耐火磚、建築磚的主要原料,它對重金屬的固化十分有效,用高嶺土對cr6+進行熱穩定解毒結果表明,經48h充分攪拌混合均勻的cr6+含量為3.7%的高嶺土,經105°c乾燥後在1100°c下加熱4h得到的固化體中cr6+幾乎沒有浸出,經xrd觀測和exafs光譜檢測發現cr的八面體結構與si的四面體結構發生了橋聯,結合成了無機礦物形態如莫來石、矽灰石等矽酸鹽的穩定礦物,其中包括34%~57%的cr2o3和66%~43%的鉻矽酸鹽,從而使cr6+完全固化,不易浸出而造成二次汙染。

以上四種方法並不是孤立的、互不聯絡的,而是相互滲透、相互結合,共同作用於鉻渣的汙染治理工作。

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