酸浸电解法回收电镀污泥中铜和镍的工艺研究

论文摘要

一般电镀工业都会产生大量废液,化学沉淀法是处理这种废液最常用的方法,但这种方法有个最大的缺点,就是会产生大量电镀污泥。不同于处理生活污水所产生的城市污泥,电镀污泥主要是各种重金属的氢氧化物或硫化物沉淀,含有多种高浓度的重金属,如Cu、Ni、Zn、Cr等,是一种典型的有毒废弃物,必须对其进行安全处理。本文总结了电镀污泥国内外处理和资源化利用的现状,并根据重金属废水的处理和回收方法,通过对电镀污泥理化性质及酸浸效果的分析,以重金属硫酸盐混合液(模拟电镀污泥酸浸液)为主要研究对象,探索一种合理简单的工艺流程,一方面减少重金属对环境的破坏,另一方面,回收其中主要的铜和镍,减少资源浪费。本文在分析青岛市某电镀厂产生的实际电镀污泥理化性质的基础上,用硫酸酸化,得出铜和镍在最大浸出率时的浸出条件,结合其他主要金属的浸出浓度,以几种重金属的混合盐溶液(CuSO4、NiSO4、ZnSO4、FeSO4、Cr2(SO4)3)为模拟对象,以电化学和化学沉淀为主要方法,探索一种电解回收铜—铁铬除杂—电解回收镍的工艺流程。电解铜试验中,主要考虑极板材料、电压、pH值对铜回收效果的影响;除杂试验中,对比研究氢氧化物沉淀法和黄铵铁矾法对铁铬去除率的影响,从中选出较为合适的一种方法;镍的回收仍然采用电解法,重点考虑槽电压、原始pH值和硼酸加入量对镍回收效果的影响。工艺探索试验发现:电解回收铜试验得出的最佳条件为,电极间距3.5cm,槽电压2.7V,原始pH值为0.3,钛涂钌铱为阳极,不锈钢为阴极,电解时间为8h,该条件下溶液中铜的去除率接近95%,且能保证电解液不被其他金属污染;比较两种除杂方法后,选择黄铵铁矾法去除剩余溶液中的铁和铬,处理后溶液中铁铬含量分别降至0.19mg/L和6.25mg/L,对后续镍的电解不产生影响。此时,锌和镍的去除率分别为20%和7%,浓度分别为2632mg/L和16950mgL;在电解回收镍的试验中,发现原始pH值越大,镍的去除率也越大,电压越大,越有利于重金属在阴极的还原沉积,随着硼酸加入量的增加,镍的去除率也增加,但镍的回收率不高,为57%。综合以上研究表明,电镀污泥成分复杂,通过硫酸酸浸基本上能使铜和镍全部浸出,酸浸—电解回收铜—铁铬除杂—电解回收镍的工艺流程对铜的回收效果较好,达到95%,镍的回收率达到57%,且除杂过程中的铁铬渣可被用于制作铁氧体[63]被重新利用,且整个流程污泥大量减少,对于污泥减量和资源再利用有较大意义。因此,该工艺简单有效,为发展一种处理电镀污泥的新工艺提供了理论依据和技术支持。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 0 前言
• 1 绪论
• 1.1 电镀污泥的来源与性质
• 1.2 电镀污泥国内外处理利用现状
• 1.2.1 稳定化/固化
• 1.2.2 热处理
• 1.2.3 填埋与堆放
• 1.2.4 生物处理
• 1.2.5 农用作肥料
• 1.2.6 回收重金属
• 1.3 重金属废水的处理及回收资源化技术
• 1.3.1 物理法
• 1.3.2 化学法
• 1.3.3 物理化学法
• 1.3.4 生物法
• 1.4 本课题研究的目的与意义
• 1.5 本课题拟采用的研究思路及方案
• 2 实验材料及电镀污泥的基本性质分析
• 2.1 实验材料及方法
• 2.1.1 试验用泥的来源与成分分析
• 2.1.2 试验药品与仪器设备
• 2.1.3 试验测定的内容和方法
• 2.2 试验内容及结果分析
• 2.2.1 电镀污泥矿物相分析
• 2.2.2 电镀污泥含水率测定
• 2.2.3 电镀污泥的pH、电导率测定
• 2.2.4 电镀污泥中重金属的测定
• 2.3 本章小结
• 3 电镀污泥浸出试验研究
• 3.1 浸出剂的选择
• 3.2 计算理论所需硫酸量
• 3.3 试验装置及方法
• 3.4 硫酸加入量对重金属浸出率的影响
• 3.4.1 不同浓度硫酸对重金属浸出率的影响
• 3.4.2 不同体积1096的硫酸对重金属浸出率的影响
• 3.4.3 浸出液及残渣形态分析
• 3.4.4 扩大试验
• 3.5 本章小结
• 4 铜的电解回收
• 4.1 理论基础
• 4.2 混合模型液的配制
• 4.3 试验装置及测定方法
• 4.4 试验结果及分析
• 4.4.1 电压、原始pH 值对电解时电流、pH 值的影响
• 4.4.2 电压及pH 对铜回收效果的影响
• 4.4.3 电极材料的选择
• 4.4.4 铜的形态分析
• 4.5 本章小结
• 5 除杂试验研究
• 5.1 氢氧化物沉淀法
• 5.1.1 理论基础
• 5.1.2 试验内容与方法
• 5.1.3 氢氧化钠加入量对重金属去除效果的影响
• 5.2 黄铵铁矾法
• 5.2.1 方法简介
• 5.2.2 试验材料与方法
• 5.2.3 试验结果
• 5.3 本章小结——两种方法比较
• 6 镍的电解回收
• 6.1 镍电解理论知识
• 6.2 试验方法
• 6.3 试验结果与分析
• 6.3.1 不同原始pH 值对镍回收效果的影响
• 6.3.2 不同电压对镍回收效果的影响
• 6.3.3 不同硼酸加入量对镍回收效果的影响
• 6.4 工艺流程中各参数变化
• 6.5 本章小结
• 7 结论与建议
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 个人简历
• 发表的学术论文及研究成果