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污泥中重金属的去除及回收试验-油田污水处理-
浏览: 发布日期:2018-03-15

摘要:论述了利用离子交换技术循环使用柠檬酸去除污泥中重金属,并置换回收重金属的适宜工艺条件。经柠檬酸处理后,污泥中90%以上的重金属被去除;柠檬酸处理液中的重金属用离子交换法回收,考察了树脂种类、流速、操作方式等因素对离子交换、再生效果的影响;在适宜工艺条件下,重金属的交换率均为100%,而洗脱率均接近90%;柠檬酸及离子交换树脂循环使用,重金属也得到回收,降低了处理成本。
关键词:污泥;重金属;提取;柠檬酸;离子交换与再生
污泥中含有大量的N、P、K、Ca及有机质,是很好的土壤改良剂和肥料[1],但同时也含有Cu、Zn、Cr、Hg等重金属、盐类以及多氯联苯、二噁英、放射性核素等有毒有害物。重金属是对生态环境危害极大的一类污染物[2,3],对人类健康可能造成较大的危害。因此能否有效降低城市污泥中重金属总量成为污泥大量农用的关键。
前期研究表明,利用柠檬酸去除污泥中重金属的适宜工艺条件为:pH3左右,柠檬酸摩尔浓度0.2mol/L,室温,摇床转速200r/min,反应时间控制在1d左右[4]。在此条件下,污泥中超标重金属的去除率均大于90%。
在前期实验的基础上,笔者进一步开展了柠檬酸再生与重金属回收条件的研究,将已确定的柠檬酸处理工艺用于处理厦门某污水厂污泥,最后运用离子交换技术再生柠檬酸,使其循环利用,并回收污泥中重金属。由于柠檬酸与离子交换树脂均可循环使用,污泥中重金属也可得到回收,故大大降低污泥的处理成本,使污泥重金属含量降低至农用标准,从而促进污泥资源的土地利用。这对缓解目前污泥重金属含量高、难以农用的现状具有极其重要的现实意义,将为污泥处理提供技术依据。
表1厦门某污水厂污泥中超标重金属含量mg/kg

1实验部分
污泥中的重金属与柠檬酸反应生成可溶性的金属盐,再用离子交换树脂交换柠檬酸溶液中的重金属离子,以回收重金属及柠檬酸。
1.1材料与仪器
柠檬酸(AR);硝酸(GR);盐酸(GR);高氯酸(AR);铝片(高纯);离子交换树脂:包括001×7强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂(732树脂)(南安天泉树脂厂,粒径0.3~1.2mm)、DK110型大孔阳离子交换树脂(安徽三星树脂科技有限公司,粒径0.3~1.2mm)、D113型大孔阳离子交换树脂(同前)和D151型大孔阳离子交换树脂(同前);TAS2986原子吸收分光光度计。
1.2污泥
本实验所用污泥采自厦门某污水处理厂。湿污泥经烘干、研磨过筛后制得干污泥样品备用。其中重金属含量用王水—高氯酸消解后分析,结果列于表1。
1.3实验方法
1.3.1污泥中重金属的去除
定量称取干污泥置于锥型瓶中,用去离子水配成5g/L悬浮液,加入一定浓度预先配好的柠檬酸溶液;用HNO3或NaOH调节溶液至预定pH,并开始计时;锥型瓶在恒温振荡器里以预定转速转动,定时取样;样品经离心分离,滤液稀释至最佳测量范围后,用原子吸收法测定溶液中重金属含量,计算去除率。

污泥中重金属的去除及回收试验-油田污水处理-


图1离子交换法回收重金属的流程示意图
1.3.2离子交换
图1为离子交换树脂回收重金属的实验流程示意图。柠檬酸处理液经离心分离后与树脂层发生离子交换,树脂失效后进行再生。5%(质量分数)HCl再生液经恒流泵自下而上对交换柱进行再生,洗脱液用于置换实验。
1.3.3重金属的置换回收
在室温及在酸性条件下,将金属Fe或Al直接加入洗脱过程所得的洗脱液中,最终可获得重金属单质混合物及化学混凝药剂如PAC及FeCl3等资源化产物[5]。根据金属活泼性比较,本实验选取Al片置换洗脱液中的重金属。
2结果与讨论
2.1污泥中重金属的去除效果
本实验将前期所得合适的去除条件(柠檬酸摩尔浓度为0.2mol/L,pH为3,室温,摇床转速为200r/min)用于处理该污泥样品,污泥中超标重金属的去除效果见图2。

污泥中重金属的去除及回收试验-油田污水处理-

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