1、傳統(tǒng)重金屬廢水多以生成氫氧化物沉淀去除廢水中的重金屬,重金屬廢水處理后的污泥再以水泥進行固化處置。但水泥固化會導致固化體的體積過于龐大,有增容現(xiàn)象;重金屬水泥固化體如長期處于酸性環(huán)境中,其中大量重金屬氫氧化物易與 H+反應而破壞固化體,導致重金屬的反溶,帶來重金屬的污染。本文希望通過鐵氧體固化/穩(wěn)定化技術(shù)對重金屬污泥進行直接穩(wěn)定化,減少重金屬固體廢物對環(huán)境的損害;同時為了減少工藝流程、節(jié)約成本,將重金屬固體廢物的形態(tài)確定為濃漿狀態(tài),采用

2、反應條件溫和的化學共沉淀法鐵氧體穩(wěn)定化技術(shù)。
　　通過采用化學共沉淀鐵氧體穩(wěn)定化技術(shù)對濃漿中的重金屬直接進行穩(wěn)定化,研究了投加Fe2+/H2O2、Fe2+/Fe3+和Fe2+/O2三種穩(wěn)定化方法對二價重金屬、三價重金屬及其復合模擬濃漿穩(wěn)定化的影響因素及作用機制,研究了投加Fe2+/Fe3+穩(wěn)定化方法對實際重金屬濃漿穩(wěn)定化的影響因素及作用機制,從浸溶和淋溶兩個方面探討了濃漿重金屬鐵氧體穩(wěn)定化產(chǎn)物的穩(wěn)定性。
　　研究結(jié)果表明三種

3、方法均可對模擬濃漿中的重金屬直接進行穩(wěn)定化,Fe2+/Fe3+穩(wěn)定化方法的穩(wěn)定化效果最好。Fe2+/Fe3+穩(wěn)定化方法對實際重金屬濃漿的穩(wěn)定化效果良好,其穩(wěn)定化產(chǎn)物中的重金屬不易反溶。
　　作為氧化法鐵氧體穩(wěn)定化技術(shù)的氧化劑,H2O2與O2相比較,提高了氧化法的氧化效率,可有效降低氧化溫度和縮短氧化時間,為濃漿重金屬的直接穩(wěn)定化提供了新的選擇。
　　確定和分析了最佳投加比例、投加量、pH值、溫度、反應時間、濃漿含水率、陳化時

4、間、投加堿的種類、濃漿中的陰離子等因素對 Ni(OH)2、Cr(OH)3的單一及復合濃漿以及實際濃漿中重金屬的穩(wěn)定化效果。結(jié)果表明:
　　Fe2+/H2O2、Fe2+/Fe3+有最佳投加比例;在最佳投加比例條件下,隨著鐵鹽投加量的增加,濃漿重金屬穩(wěn)定化效果越好;pH值和溫度對穩(wěn)定化效果影響較大,在低溫和酸性條件下不易生成鐵氧體;隨著含水率的降低,穩(wěn)定化效果是逐漸變差的,主要是受傳質(zhì)的影響;陳化時間對穩(wěn)定化效果影響不大;NaOH、C

5、a(OH)2和NH4OH三種堿物質(zhì)調(diào)節(jié)反應體系pH值時,NH4OH和NaOH有利于重金屬的穩(wěn)定化,Ca(OH)2不利于重金屬的穩(wěn)定化;反應體系中的陰離子是Cl-和NO3-時有利于重金屬的穩(wěn)定化,SO42-不利于重金屬的穩(wěn)定化。
　　對于Ni(OH)2濃漿,在Fe2+:Fe3+=1:7、Fe2+:H2O2=4:3、pH值為9、反應溫度為70℃、反應時間為1h、鐵鹽投加量為摩爾比Fe:Ni=10:1的最佳條件下,向250ml含水率為9

6、9.8％的Ni(OH)2濃漿(Ni2+濃度為0.01mol/L)中投加Fe2+/H2O2、Fe2+/Fe3+和Fe2+/O2三種方法下,Ni2+的反溶率分別為27.13%、20.57%和60.04%。
　　對于Cr(OH)3濃漿,在Fe2+:Fe3+=1:5、Fe2+:H2O2=5:2、pH值為9、反應時間為1h、反應溫度為70℃、鐵鹽投加量為摩爾比Fe:Cr=10:1的最佳條件下,向250ml含水率為99.8%的Cr(OH)3濃

7、漿(Cr3+濃度為0.01mol/L)中投加Fe2+/O2、Fe2+/H2O2、Fe2+/Fe3+三種方法下,Cr3+的反溶率分別為16.61%、13.83%和11.57%。
　　對于Ni(OH)2和Cr(OH)3的復合濃漿,在Fe2+:Fe3+=1:5、Fe2+:H2O2=5:2、pH值為9、反應時間為1h、反應溫度為70℃、鐵鹽投加量為摩爾比Fe:M=10:1的最佳條件下,向250ml含水率為99.8%的 Ni(OH)2和 C

8、r(OH)3復合濃漿(Ni3+和 Cr3+濃度分別為0.01mol/L)中投加Fe2+/O2、Fe2+/H2O2、Fe2+/Fe3+三種情況下,Cr3+的反溶率分別為18.22%、17.68%和10.02%,Ni2+的反溶率分別為46.03%、28.94%和22.18%。
　　對于實際濃漿,在Fe2+:Fe3+=1:5、pH值為9、反應溫度為75℃、反應時間1h、鐵鹽投加量為摩爾比Fe:M=29:1的最佳條件下,向250ml含水率

9、為99.8%的實際濃漿中投加Fe2+/Fe3+時,Cu2+、Ni2+、Zn2+、Cr3+、Cd2+和Pb2+的反溶率分別為23.91%、20.45%、35.55%、3.78%和23.71%。
　　通過XRD、SEM、FTIR、VSM、TG-DTA等對穩(wěn)定化產(chǎn)物進行表征,表明Fe2+/H2O2、Fe2+/ Fe3+兩種方法形成的鐵氧體穩(wěn)定化產(chǎn)物較好,投加 Fe2+/O2較差,經(jīng)過煅燒后,穩(wěn)定化產(chǎn)物晶粒充分發(fā)育;通過VSM表征,Fe2

10、+/ Fe3+穩(wěn)定化產(chǎn)物的磁性較強;通過對三種穩(wěn)定化方法的產(chǎn)物沉降性能分析,發(fā)現(xiàn)投加 Fe2+/ Fe3+獲得的穩(wěn)定化產(chǎn)物沉降性能最好,投加Fe2+/H2O2次之,投加Fe2+/O2最差;熱分析表明,在20℃-1200℃的加熱過程中沒有發(fā)現(xiàn)明顯的吸熱、放熱變化,整個過程的失重模擬濃漿為10%、實際濃漿為30%左右。
　　通過靜態(tài)浸溶實驗,研究了浸出時間、pH值、振速、溫度等因素對重金屬濃漿穩(wěn)定化產(chǎn)物中重金屬的浸出影響。結(jié)果表明:穩(wěn)

11、定化產(chǎn)物中重金屬的浸出隨時間變化不大;穩(wěn)定化產(chǎn)物中重金屬的浸出受pH值的影響較大,在pH<5之后,重金屬浸出率明顯增加;穩(wěn)定化產(chǎn)物中的重金屬的浸出率總體隨振速的影響不大,如Cr3+和Cu2+的浸出率分別從振速為100r/min時的2.24%和3.92%變?yōu)檎袼贋?00r/min時的2.45%和5.62%,表明在4h的反應時間條件下轉(zhuǎn)速對重金屬的浸出影響不大;穩(wěn)定化產(chǎn)物中的重金屬Pb2+、Ni2+、Cd2+和Zn2+的浸出率總體隨浸出溫度

12、的增大呈上升趨勢,分別從20℃時的13.25%、11.63%、9.35%和8.06%變?yōu)?0℃時的19.00%、17.14%、17.93%和18.71%,表明Pb2+、Ni2+、Cd2+和Zn2+的浸出率受溫度的影響較大;穩(wěn)定化產(chǎn)物中的重金屬Cr3+和Cu2+的浸出率總體隨浸出溫度的增大變化不大,分別從20℃時的3.28%和4.73%變?yōu)?0℃時的3.82%和3.55%。
　　通過下流式循環(huán)柱淋濾系統(tǒng)研究了穩(wěn)定化產(chǎn)物的動態(tài)淋濾特性

13、,在pH值為3.8和6.0兩種模式下,重金屬的淋出差別不是很大,并且在最初的時間段內(nèi)重金屬的淋出量已基本穩(wěn)定,后續(xù)受時間的影響不大,表明穩(wěn)定化產(chǎn)物比較穩(wěn)定。在pH值為3.8時,在最初8h淋溶條件下,Cu2+、Ni2+、Zn2+、Cr3+、Cd2+和Pb2+6種重金屬離子的淋出率分別為3.69%、12.15%、6.77%、1.59%、15.87%和11.76%;在pH值為6.0時,在最初8h淋溶條件下,Cu2+、Ni2+、Zn2+、Cr3