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1、黄翠红等利用柠檬酸去除污泥中镉、铅的研究利用柠檬酸去除污泥中镉、铅的研究黄翠红孙道华李清彪邓旭(厦门大学化学工程与生物工程系,福建厦门361005)摘要考察了利用柠檬酸去除厦门某化工厂污泥中重金属镉、铅的适宜工艺条件,包括pH、柠檬酸浓度、转速、温度、反应时间等。考察发现,在pH=3、柠檬酸摩尔浓度为0.2mol/L、转速为200r/min、温度为室温、反应时间为1d左右时,污泥中镉、铅的最大去除率分别为91.5%和96.5%。关键词污泥重金属柠檬酸目前,污泥的处置方式主要有填埋、焚烧、倒海和为例,选用适宜的阳离子交换树脂
2、,与去除液中重金[1]农业利用等。因为环境压力或费用太高,前三种方属离子进行交换,柠檬酸即可循环利用;通过对树脂式污泥处置量不断减少或被禁止。污泥中含有大量的洗脱,重金属以金属盐类的形式被洗脱出,树脂得[2]的有机质和植物生长所需要的氮、磷、钾等元素,是以再生;最后用铝片置换,回收单质重金属。由此络良好的有机肥料,作为农业利用是一种最为经济可行合剂可循环利用(约有80%可再利用),重金属也可回[2]和最有前景的处置方法,深受世界各国的重视。但收,降低处理成本。目前世界各国污泥的农用率不高,究其原因是污泥中本文以厦门某化工厂
3、的污泥为主要研究对象,重含有大量的有毒重金属,且均未进行任何无害化处点考察了利用柠檬酸去除该污泥中重金属镉、铅的适理,只能进行露天堆放,这不仅影响了污泥的利用,还宜工艺条件。[3]由于污泥中重金属的浸出而造成二次污染。1试验部分从污泥中去除重金属的方法主要有化学法、生物[4]法及电化法。其中,生物法因受菌种稳定性及所吸1.1污泥样品附重金属浓度范围较小等因素所限,还未能在工业上本实验所用污泥采自厦门某化工厂。取污泥试广泛应用;电化法虽无废液产生,可回收金属,但耗能样经王水-高氯酸法进行处理后,分析其镉、铅含量。4较大,大规
4、模工业应用仍较为困难;而现今,以化学法千克干污泥中镉和铅分别为4.675@10mg和1.072[5]4应用最为广泛。化学法即用各种酸或有机络合剂@10mg。对污泥进行酸化或络合处理,使难溶态的金属化合物1.2实验步骤形成可溶解的金属离子或金属络合物。尽管无机酸称取定量污泥于锥形瓶中配成5g/L的悬浮液,和络合剂等去除污泥中重金属的效果良好,然而过程加入一定浓度的柠檬酸溶液,并用硝酸或氢氧化钠调耗酸,操作麻烦,且难以妥善处理高浓度的重金属淋节溶液至预定pH;锥形瓶置于恒温振荡器里,定时取出液,因此该法仍须进一步完善。样;样品
5、经离心分离,分析溶液中镉、铅含量。近来,利用柠檬酸等有机酸去除污泥中重金属的1.3分析方法[6]研究更有发展前景,因它具有如下优点:重金属的浓度采用原子吸收分光光度计分析。(1)柠檬酸对重金属的去除效果与酸性有关,但TAS-986原子吸收分光光度计的操作条件如下:更大程度上取决于酸根的络合能力。因此,去除过程信号处理:连续;积分时间(s):3.0;量程扩展:可在温和酸性条件下进行。1.0;滤波系数:0.50;测量方法:火焰吸收;波长:(2)柠檬酸在好氧及厌氧条件下均能降解。因283.3nm(铅)、228.8nm(镉)、23
6、2.0nm(镍)、324.7此,处理后废液或污泥中残存的柠檬酸,不会造成二nm(铜)。次污染。2结果与讨论(3)柠檬酸的络合能力中等,去除液中的重金属可用离子交换、化学沉淀等方法移走。以离子交换法实验分别考察了pH、柠檬酸浓度、反应时间、反第一作者:黄翠红,女,1976年生,硕士研究生,讲师,从事环境科学与化学工程方面的科研、教学等工作。#73#环境污染与防治第27卷第1期2005年2月应温度、转速等因素对污泥中重金属去除率的影响。增加而提高,由于柠檬酸根离子不可能进入到污泥基2.1pH值团中去,因此金属必须通过扩散进入溶
7、液。而增加柠pH是影响重金属去除率的主要因素之一。图1檬酸浓度可以增加扩散速率,随着柠檬酸浓度的增和图2给出了0.1mol/L柠檬酸溶液在不同pH下对加,去除率均提高。当柠檬酸摩尔浓度为0.2mol/L镉、铅的去除效果。时,对镉和铅的最大去除率分别达到91.5%和96.5%,由图1、图2可知,随柠檬酸溶液pH的降低,污继续增加柠檬酸浓度,去除率提高不明显。从经济泥中镉、铅去除率均有所提高。这是因为低pH时,角度考虑,选择柠檬酸的摩尔浓度为0.2mol/L。去除效果主要取决于质子运动,随着pH的升高,溶2.3反应温度液中的质
8、子数减少,此时,去除效果取决于酸根对重由图5、图6显示,随着温度的升高,镉、铅去除金属的络合能力。在pH为3的中等酸性条件下,柠率均有所提高,这是因为金属在污泥中是以结合态檬酸对镉、铅的络合作用就已达到较好效果,在更低形式存在,它们只能通过扩散而从固相转移到液相pH下,污泥中镉、铅去除率略有提高,但耗酸
