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摘要：电镀污泥中含有大量重金属，如不加处理或处理不当，环境危害巨大。电镀污泥中重金属是一种可利用的再生资源，通过技术手段加以回收利用将产生巨大经济、社会效益。本文从电镀污泥的无害化处置和资源化回收利用两个方面阐述了近年来国内外电镀污泥处理技术，系统分析了每一种处理技术的优缺点及适用性。
关键词：电镀污泥、重金属、资源化利用、无害化处置、进展
Abstract：Electroplating sludge containing a number of heavy metals， if without any treatment or improper treatment， environmental damage is huge. Heavy metals from electroplating sludge is a kind of renewable resources， recycle will have great economic and social benefit by means of technology. In this paper， the state of electroplating sludge harmless disposal and resource recycling aspects elaborated the electroplating sludge treatment technology at home and abroad in recent years， analyzed the advantages and disadvantages of each kind of processing technology and applicability.
Keyword： electroplating sludge、Heavy Metal、resource utilization、Harmless disposal、research progress
1前言
电镀污泥是电镀废水处理后的产物。其含有大量有害重金属元素，性质复杂，具有易积累、不稳定、易流失等特点，如不加以妥善处理，污泥中的铜、锌、镍、铬等有害重金属离子引起土壤、地下水、地表水的二次污染，造成严重的环境污染。但同时其本身又具有一定资源性。电镀污泥中含有的的大量金属元素，如能很好的进行资源化利用，电镀污泥将成为一种廉价的二次可再生利用资源。
目前，我国对电镀污泥的处理方式主要有两种，一是对污泥进行无害化处置，实现安全填埋。二是对电镀污泥进行资源化利用，采用技术手段浸出分离、富集回收污泥中的各种重金属。
3电镀污泥无害化处置
目前，电镀污泥的无害化处置方式主要包括固化技术、焚烧技术、材料化技术。
3.1固化技术
固化技术是一种普遍采用的无害化处置方式。它是通过向电镀污泥中添加一定比例的固化剂，经过复杂的物理化学反应将重金属物质固定在固化形成的晶格中，使其转化成为具有一定强度的无害化固体。固化技术可分为水泥固化、石灰固化、沥青固化、塑料材料固化等。较为常用的是水泥固化和石灰固化。
王纪元[1]研究发现在水泥固化处理中，加入适当的添加剂如活性氧化铝、硅酸钠，可提高固化效果，节约水泥用量，增加固化块的抗压强度。经优化后水泥固化块的抗压强度在30MPa以上。王晶等[2]对不同种类和不同掺量比例固体废弃物砂浆（包括电镀污泥）进行了系统的重金属浸出试验研究。结果表明，重金属浸出浓度随着固体废弃物掺量比例的提高而增大；随着养护龄期的延长，重金属浸出浓度呈降低趋势。肖利军等[3]分别用水泥固化剂和沥青固化剂对含锰离子污泥进行固化实验，研究发现两种固化剂对含锰离子污泥的固化处理效果均较好，整体对比来看，对含锰离子的污泥沥青固化效果要优于水泥固化。
固化技术的优势在于其固化材料容易取得、成本较低、处置效果明显。但传统固化技术有着增容比较大，占地面积大等缺点。
3.2焚烧技术
焚烧热处理技术是对电镀污泥进行高温处理，达到减容、钝化重金属的目的。
殷春涛等[4]采用改进的Sposito顺序浸提法考察了不同温度焚烧电镀污泥残渣中重金属Cu、Ni的赋存形态分布特征。形态分析表明，随着焚烧温度的提高，生物可利用性形态含量呈现明显下降趋势，降低了生物可利用性，实现了电镀污泥的安全处置。 Espinosa等[5]发现焚烧处理能有效固化稳走化污泥中的Cr，并且减重率显著。
焚烧技术处理有利于重金属的回收利用，但焚烧过程极容易造成大气环境的二次污染，且成本较高，在某一程度上制约了焚烧技术的发展。
3.3材料化技术
材料化技术是将电镀污泥作为基体材料来制造建筑材料的一种方法.电镀污泥的材料化不仅能够使消除电镀污泥的危害，同时实现资源再利用。
张静文等[6]以电镀污泥、粉煤灰为主要原料，采用烧结法研制陶粒。通过正交试验得到了制备陶粒的最佳原料配比及烧成条件。陈丹等[7]以电镀污泥为原料，采用水热法合成的复合铁氧体，具有磁性较强，分散性好，粒度分布均匀的特点。李磊[8]等通过酸浸一铁氧体化一毒性浸出分析工艺实现了电镀污泥的资源化利用。
4电镀污泥资源化回收技术
电镀污泥资源回收技术主要包括湿法技术、火法技术、生物技术。其中应用最为广泛的是湿法技术。湿法回收电镀污泥中的重金属包括两个工艺分别是浸出和重金属回收。
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4.1浸出技术
浸出作为湿法回收重金属的第一步，其浸出效果的好坏直接影响到重金属的回收效率。常用的浸出方法是酸浸法、氨浸法、生物浸取法。
4.1.1酸浸法
酸浸法是在酸性体系下，通过化学方法，将可溶的重金属从电镀污泥转移到浸出剂中，实现固液分离。浸出剂可分为有机酸和无机酸。其中硫酸体系因其成本低、挥发性小、对设备腐蚀性小等特点而被广泛采用。
姚倩等[9]采用硫酸作为酸浸出剂，并运用Avraml方程拟合出Zn、Cr的浸出动力学。金桂香等[10]采用1.5mol/L的硫酸溶液对粒径为100目的电镀污泥中铜、镍浸出2h后的浸出率分别为97.59％和91.60％。张健军等[11]以含铬电镀污泥为研究对象，在优化条件下Cr、Ni、Zn的浸出率分别为96.89%、98.37%、97.52%。
4.1.2氨浸法
氨浸法以氨或氨盐作浸出剂。氨浸具有可抑制杂质离子、操作简便、流程较短等优点，且氨水可循环使用。
玉荣华等[12]比较了不同氧化剂的氧化氨浸效果，采用Cu2+催化氧化氨浸法浸取银，总浸出率为97.1％，比常规氨浸的89％提高了8.1个百分点。刘伟等[13]通过实验证实了在控制氨水浓度、固液比、浸出时间的条件下，采用多级浸出，可以得到相对纯净的浸出液。张焕然等[14]采用NH3-NH4--CO3体系从电镀污泥中浸出铜、镍，通过实验确定了浸出最优工艺条件，铜浸出率达95.02%，镍浸出率达88.4%。
4.1.3生物浸取法
微生物法浸取是利用特定微生物将污泥中的重金属及其它金属分离浸提出来的一种技术。具有环境友好、成本低、去除率高且副产物无毒、可循环接种使用等优点。目前研究较多的菌种是嗜酸性氧化硫硫杆菌。
曾猛等[15]使用嗜酸性氧化硫硫杆菌进行生物淋滤，菌种在9K培养基中活化7d使用。当单质硫添加量为12.5%（即1.25g/L））时，各种重金属剩余量符合国家农用污泥标准。毕文龙等[16]采用嗜酸性氧化硫硫杆菌和氧化亚铁硫杆菌混合菌种对污泥中Ni、Cr与Cu的浸出率虽分别高达92.8%、85.0%和96.8%。
4.2重金属回收技术
重金属回收技术是电镀污泥资源化利用的重要前提。主要包括化学沉淀法溶剂萃取法、电沉积法、离子交换法等。
4.2.1化学沉淀法
化学沉淀法是金属分离中应用最广泛的一种方法。施银燕等[17]采用化学沉淀法从化学镀镍废水中回收镍.用硫酸处理沉淀物后镍的回收率达97.25%。
化学沉淀法虽然应用较为广泛，但原料消耗量大，金属化合物纯度不高，流失金属易污染环境。
4.2.2溶剂萃取法
溶剂萃取法工艺简单，基本无二次污染、萃取工艺快速、高效，萃取剂损耗小等特点。尤其是针对某种金属具有专一萃取能力萃取剂的出现，有力地推动了溶剂萃取工艺的发展。
胡海娇等[18]以环烷酸作为萃取剂，结合硫酸反萃法，成功回收铜和镍。张小娟等[19]以LK-C2为萃取剂，在优化条件下高铜酸性体系直接萃取铜，一级萃取率达99.78%。张魁芳等[20]采用新型萃取剂HBL121从高浓度硫酸浸出液中直接萃取镓，经过4级逆流萃取，镓萃取率达到98.14%。
4.2.3电沉积法
电沉积法回收金属作为一种成熟的重金属回收技术，具有设备化程度高、简单易控、经济可行和环境友好等技术优势，平板电解槽、流态化电解槽等处理装置均在生产实际中得到广泛应用。但电沉积法能耗较高，如与其他方法联合使用，将获得更好的回收效果。如离子交换-电沉积法、络合超滤-电沉积法等。
张惠玲等[21]采用电沉积法回收离子交换再生液中的铜效果良好。铜回收率和电流效率可分别达到94.4%和68.7%，铜纯度99.7%。陈银等[22]采用超声波脉冲电沉积法回收电镀废水中的锌离子，回收率高达98.57%。杨瑾[23]采用离子交换-电沉积工艺处理含铜电镀废水，回收铜的纯度可达99.7%。郭学毅等[24]采用采用旋流电积技术从电镀污泥中分别回收铜和镍，回收率分别可达99%和93%以上，与传统电积技术相比，选择性更强，产品质量更好。
5结论
在我国，每年产生大量电镀污泥无法得到有效处理，如何能将电镀污泥有效利用，变废为宝是目前研究的热点，也是电镀污泥处理技术的发展方向。学者们为此进行了大量研究工作并取得了较为显著的成果，为实现电镀污泥的资源化、循环经济可持续化奠定了理论基础。
参考文献
[1]王纪元.电镀重金属污泥的水泥固化处理试验研究[J].化工时刊，2006，20（1）：44-47.
[2]王晶，周永祥，王伟等.水泥固化作用对固体废弃物中重金属浸出特性的影响[J].粉煤灰，2015，（1）：1-4.
[3]肖利军，刘良栋.两种固化工艺处理含锰离子污泥研究[J].能源与环境，2009，（6）：16-17.
[4]殷春涛，陆文龙，陈天明.电镀污泥热处理重金属的形态变化研究-Sposito法[J].能源与环境2016（5）：86-87.
[5]EspinosaDCTenórioJA.Thermalbehaviorofchromiumelectroplatingsludge[J].WasteManagement，2001，21（4）：405-410.
[6]张静文，徐淑红，陈玲等.正交试验设计在电镀污泥烧制陶粒中的应用[J].环保科技，2009，15（1）：29-32.
[7]陈丹，朱化军，钱光人等.电镀污泥水热合成复合铁氧体与回收铜试验研究[J].环境科学学报，2007，27（5）：873-879.
[8]李磊，唐伟，朱渊博等.电镀污泥的铁氧体化研究[J].现代化工，2013，33（10）：62-65
[9]姚倩，张宇峰，葛苏苏等.硫酸浸出电镀污泥中Zn、Cr条件及其动力学研究[J].安徽农学通报，2015，21（07）：102-104.
[10]全桂香，严金龙.电镀污泥中重金属酸浸条件试验[J].环境工程，2013，31（2）：92-95.
[11]张健军，卫新来，俞志敏等.含铬电镀污泥的重金属酸浸特性研究[J].环保科技2015，21（6）：8-12.
[12]玉荣华，覃祚观，高大明等.Cu2+催化氧化氨浸法从含银电镀污泥中浸取银[J].广东化工，2016，13（8）：134-135.
[13]刘伟，朱昊辰，徐伟等.氨浸法选择性回收电镀污泥中铜、镍的研究[J].化学世界，2013增刊：133-135.
[14]张焕然，蓝碧波，伍赠玲等.NH3-NH+-C032-体系浸出电镀污泥中铜、镍试验研究[J].湿法冶金，2015，34（1）：25-28.
[15]曾猛，靳辉，刘金友等.生物淋滤去除电镀污泥中的重金属[J].电镀与精饰，2014，36（6）：43-46.
[16]毕文龙，崔雨琪，方迪等.嗜酸硫杆菌和黑曲霉对电镀污泥重金属浸出效果[J].环境工程学报，2014，8（10）：402-4408.
[17]施银燕，徐玉福，胡献国.化学沉淀法回收化学镀镍废水中镍的研究[J].电镀与环保，2011，31（5）：44-46.
[18]胡海娇，刘定富.浮选法回收电镀污泥中的铜和镍[J].电镀与精饰，2014，36（2）：42-46.
[19]张小娟，李鑫钢，曹宏斌等.LK-C2从废线路板酸性浸出液中萃取回收铜[J].中国有色金属学报，2008，18（12）：2284-2290.
[20]张魁芳，曹佐英，肖连生等.采用HBL121从锌置换渣高浓度硫酸浸出液中萃取回收镓[J].中国有色金属学报，2014，，24（9）：2400-2409.
[21]张惠灵，杨瑾，吴健等.电沉积法回收离子交换再生液中Cu2+的研究[J].电镀与精饰，2014，36（3）：43-46.
[22]陈银，杨敬东，赵芳霞等.超声波脉冲电沉积法回收电镀废水中锌离子的研究[J].电镀与环保，2014，34（1），46-49.
[23]杨瑾.离子交换-电沉积联合工艺对处理含铜电镀废水工艺研究[D].武汉科技大学，2014.
[24]郭学益，石文堂，李栋等.采用旋流电积技术从电镀污泥中回收铜和镍[J].中国有色金属学报，2010，20（12）：2425-2430.
论文作者:王育红,陈颖
论文发表刊物:《防护工程》2017年第24期
论文发表时间:2018/1/11
标签：污泥论文; 重金属论文; 技术论文; 固化剂论文; 资源论文; 硫酸论文; 离子交换论文; 《防护工程》2017年第24期论文;