1实验材料和方法
1.1实验试剂和仪器实验使用的飞尘
焚烧飞灰和飞尘的化合物及重金属含量。将飞灰和少量黏土混合压缩成型在焙烧窑内烧制陶粒，温度1120~1180℃，烟气净化系统包括脱酸塔、活性炭吸附剂和布袋除尘器。飞尘样品取自布袋除尘器排灰口，包括活性炭吸附的灰尘。为使样品具有代表性，布袋飞灰在连续稳定运行的1周内采集，收集的样品混合均匀后，用20目(0.83mm)的网筛去除大颗粒，并在105℃下干燥24h。还原铁粉：Fe含量不少于98.0%，分析纯试剂，300目。活性炭：直径2~3mm的活性炭棒颗粒，球磨机磨细，300目。采用的设备主要包括：AFS-9700原子吸收分光谱仪;MDS-6型微波消解仪;202-A0干燥箱;KE-2L行星球磨机;NJ-160搅拌器;PHS.25型pH计。
1.2实验方法
1.2.1配取100mL一定浓度的NaCl溶液，调节其pH，加入一定量的飞尘(10g)，随后加入铁粉，120r/min搅拌1~6h。搅拌结束后，静置2h，然后用磁铁将铁粉从载浆中吸出。
1.2.2将铁粉和磁铁分离，干燥，称量，计算其损失。
1.2.3将尾浆固液分离，过滤液用AAS测重金属含量，残灰微波消解再用AAS测量。维持上述操作步骤，改变NaCl溶液的浓度分别为0.0、0.1、0.3、0.5、0.7、1.0、1.2mol/L;pH分别为2、4、6、8、9、11;铁粉/飞尘分别为0.0、0.2、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0;处理时间分别0、30、50、60、90、120、180min。上述实验，平行3次，得到最佳回收重金属的参数。
2结果和分析
2.1pH对飞尘中重金属浸出的影响
不加入载体进行浸出实验，浸出液的pH分别用HNO3和NaOH调整到2、4、6、8、9、11，得到结果。可以看出pH在2~4时重金属的浸出率下降不明显，之后下降明显，当pH=9时接近最低值，但当pH>10时，Pb和Zn浸出又略有上升，这是因为它们属于两性重金属，在pH>10时，沉淀又开始重新解析，变成离子态。变化趋势看出，在酸性条件下加入NaCl有利于重金属的浸出，且pH宜控制在2~4。这主要是因为：酸性条件下，重金属能够与NaCl形成各种不同的络合物，增强了重金属的溶解;在碱性条件下，重金属会与水解产生的OH-产生沉淀，从而降低重金属的解析;Na+与重金属阳离子产生离子交换作用。
2.2pH对重金属回收率的影响
铁粉作为载体，在不同pH下对重金属回收率影响。可看出，在pH<4时，重金属的回收率随pH的增加而增加，之后降低。当pH=4时，重金属的回收率达到最大，Zn为90.5%，Cu为83.9%，Cd为80.3%，Pb为88.7%，在pH=11时，4种重金属的回收率分别是Zn为10.0%，Cd为10.8%，Cu为48.2%，Pb为71.5%，Zn和Cd的回收率下降明显，Cu和Pb的回收率略有下降，但降幅不大。这表明，pH对Zn和Cd这类酸溶性的重金属影响很大，因为Zn和Cd的金属活动性和Fe相差不大，Fe很难从其氯化物中置换出这2种金属，只能在酸性条件下依靠氯离子的络合作用，增强金属的溶解或者是依靠Fe的混凝吸附作用;而Cu和Pb的活泼性要远低于Fe，可以很容易通过载体铁粉的置换作用被回收，因此pH对其影响不大。中也可以看出，pH过低会减小重金属的回收率，这是由于在强酸溶液中存在丰富的H+，在这种环境中铁粉表面会被腐蚀，使得铁粉的胶结率降低，从而影响重金属在铁表面的堆积。从化学式可以解释这一原因。因此在后续实验中选择pH=4。
2.3铁粉/飞尘对重金属回收率的影响
加入不同铁粉/飞尘对重金属回收率的影响。可看出，在没有铁粉时，Cu和Pb的回收率均低于30%;Cd为61.7%，Zn为75.4%。随着铁粉的加入，各重金属的回收率都有所增加，其中Cu和Pb的回收率涨幅很大。当铁粉/飞尘达到2，Cu和Pb的回收率分别达到了86.7%和88.6%，Cd和Zn分别为83.3%和90.3%。再继续加入铁粉，回收率基本不变，所以实验取铁粉/飞尘为2。
(1)达到了平衡，这时PbO不再形成可溶性氯化铅络合物，因此只有很少的Pb被提取到液态;随着铁粉的加入
(2)的反应开始发生，并促使反应向右方向进行，氯化铅络合物的浓度降低，Pb含量增多，从而又会促进化学式
(3)向右方向进行，增强PbO的溶解，直到达到平衡。
2.4处理时间对重金属回收率的影响
飞尘中重金属的释放受到本身的性质以及处理时间长短的影响，控制其他影响因素不变，对不同处理时间下飞尘的浸出特性进行分析，由这些特性可得到处理时间对飞尘中重金属回收率的特性曲线。从在处理时间<1h期间，随着处理时间的增长，几种重金属的回收率均在增加，尤以Pb的回收率涨幅最大，从最初的26.5%增加到81.1%，Zn、Cd、Cu涨幅不大，分别是Zn从79.1%增加到86.7%，Cd从55.0%增加到78.3%，Cu从62.9%增加到72.7%。随着处理时间的增加，4种重金属回收率涨幅不大。当处理时间为2h时，金属回收率达到最大，4种重金属的回收率均在80%以上，分别是Zn为89.6%，Cd为83.3%，Cu为83.9%，Pb为87.9%。因此，最佳的处理时间为2h。多丽娜，等铁浆法回收垃圾焚烧飞灰中重金属的实验研究·3·2.5NaCl浓度对重金属回收率的影响NaCl浓度对重金属回收率的影响。可以看出随着NaCl浓度的增大，除Cu以外其他3种重金属回收率均是呈上升的趋势。当NaCl浓度超过0.2mol/L时，Zn和Cd回收率不再受浓度影响。当NaCl的浓度达到0.5mol/L时，Pb的回收率达到最大为57.3%。这可能是因为飞尘中的Pb大多都是以PbO的形式存在，在低NaCl浓度下，一定数量的Pb以Pb2+被H+提取出来如化学式;在高NaCl浓度下，Pb会与Cl-形成络合物[PbCl4]2-如化学式。[PbCl4]2-的增多也使得化学式正向进行，之后在铁粉上发生胶合反应，从而更多的Pb被提取出来。至于其他重金属影响较小的可能原因：
①重金属在飞尘中的成分不同;
②相对于其他重金属Pb2+和Cl-的竞争能力要高于其他几种重金属。
3结论
1重金属的回收率随pH的升高而降低，但随铁粉/飞尘的升高而升高，并与处理时间呈正相关性，Pb的回收随着NaCl浓度的升高上升趋势明显。
2在最佳参数NaCl浓度为0.5mol/L，pH=4，铁粉/飞尘为2，处理时间2h条件下，重金属回收率分别是Pb为88.6%、Cu为86.7%、Zn为90.3%、Cd为83.3%，结果表明利用铁浆法回收飞尘中重金属是可行的。
作者：多丽娜 魏国侠 刘汉桥 杨伟
浅谈垃圾中重金属的回收方法实验相关推荐再生利用成为有色金属工业发展的主要趋势