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研究生:張毓寬
研究生(外文):Yu-Kuan Chang
論文名稱:鉻污泥資源化基礎研究
論文名稱(外文):Fundmental research in resources recovery of chromium sludge
指導教授:蔡敏行
指導教授(外文):Min-Shing Tsai
學位類別:碩士
校院名稱:國立成功大學
系所名稱:資源工程學系碩博士班
學門:工程學門
學類:材料工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2002
畢業學年度:90
語文別:中文
論文頁數:81
中文關鍵詞:鉻污泥資源化鐵氧磁體化酸浸漬
外文關鍵詞:acid leachingferriterecyclingchromium sludgeTCLP
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本研究針對國內電鍍及鞣革業產生的鉻污泥量加以推估,並針對鉻污泥的基本物理、化學性質、TCLP溶出試驗、酸浸漬行為以及殘渣再利用等進行研究。此外,為了達到污泥安定化及資源化目的,以鐵氧磁體化法將鉻污泥轉化成為鐵氧磁體,期望能提供處置鉻污泥的參考。
基本性質分析顯示,三家取樣工廠在廢水處理時因程序各異,污泥中Cr含量約5~28%之間,其他元素以Ca、Fe居多,pH值在6.5~9.5,而含水率(溼基)約50~84%之間。電鍍鉻污泥燒失率約26~28%,皮革污泥含有機成份多,燒失率高達58~61%之間。污泥經600℃焙燒後Cr3+會氧化成為Cr6+並與污泥中所含的Ca作用形成CaCrO4。TCLP溶出試驗中發現鉻污泥的重金屬溶出量可符合法規標準,主要原因為Cr(OH)3的溶出優勢領域恰介於兩種TCLP萃取液(pH=4.93及pH=2.88)之間並且經陳化作用後,於稀酸中不易溶出。在考慮到酸雨及掩埋場滲出水均為低pH值的條件,此酸性水溶液可能對含Cr污泥產生長期影響,因此建議對Cr污泥採用固定之pH=3.5的醋酸萃取液條件進行TCLP溶出試驗,對環境的監測較具指標性。
浸漬實驗顯示,H2SO4的浸漬效果較HCl為佳,且在酸濃度高、反應時間長及高溫情形下浸出率愈佳。其中EA污泥在2N H2SO4,100℃下反應2小時的浸漬條件,可浸出Cr 98%以上並得到副產物CaSO4,浸出液可利用純化技術製成各種鉻化合物;CaSO4可以通過TCLP溶出試驗,而另行利用。
以鐵氧磁體化法將模擬鉻污泥進行安定化及資源化,結果顯示為可行方案。但利用此法對實際污泥進行試驗,則因污泥中含有雜質過多,且有曝氣容易起泡問題,僅EB污泥可得到較佳效果。所獲得鐵氧磁體產物在固定萃取液之pH=3.5條件下進行TCLP溶出試驗,結果雖然不能達到法規標準,卻顯示對Cr的溶出具有抑制的效果。
This study point on the real quantity of electroplating and tannery chromium sludge in Taiwan, and studied on the physical and chemical characteristics, TCLP test, acid leaching, and recycle residue of chromium sludge. Besides, ferrite process was used to transform the chromium sludge into ferrite, in order to stabilized and recycled.
The basic property was showed, chromium sludge was about Cr 5~28%, pH was about 6.5~9.5, moisture 50~84%, electroplating sludge mass loss was about 26~28%, tannery sludge contain more organic matter so the mass loss was about 58~61%. The sludge roasting in 600℃, Cr3+ will oxidize to be Cr6+ and compose with Ca to become CaCrO4. The results of TCLP(Toxicity Characteristic Leaching Process)tests show that it can conform to the EPA regulations in the limit concentration of Cr、Pb and Cu. The reason was Cr(OH)3 dissolve between two kinds of leaching solution(pH=4.93 and pH=2.88)and it won’t be extract in diluted solution after aging. To consider the acid rain and wasteyard effusion water were the solution at low pH, and those diluted acid solution will had bad influence to chromium sludge.At TCLP test use extraction solution in pH=3.5, and it will be more comparatively.
In acid leaching experience shows that H2SO4 was better than HCl, and in concentrtaed、long reacted time and high temperature the high extraction percent would got. EA sludge in 2N H2SO4, 100℃, 2 hour can extract Cr 98% and CaSO4 residule would be got. Leaching solution can produce many kinds of chromium technology in many kinds of pure technology. The CaSO4 can pass the TCLP tests, whatever revovery or bury are suitable.
Use ferrite process transform simulate chromium sludge to stabilize and resources recycling, the result shows that was suitable. But the real sludge contain too many impurities and series bubble to be formed, only EB sludge can get better ferrites. When use TCLP test of those ferrites in pH=3.5 leaching solution shows that the concentration of heavy metal leaching from ferrites is lower than original sludge.
目錄
摘要 I
Abstract III
目錄 V
圖目錄 VIII
表目錄 IX
第一章 緒論 1
1-1 前言 1
1-2 鉻污泥的產生 2
1-3 前人研究 4
1-3-1 資源化 4
1-3-2 安定化 7
1-4 研究目的 9
第二章 理論基礎 10
2-1 氫氧化物的溶解度與pH之關係 10
2-1-1 溶解度乘積 10
2-1-2 鉻之Eh-pH關係圖 12
2-2 鐵氧磁體化原理 14
第三章 研究方法 18
3-1 實驗材料 18
3-1-1 樣品來源 18
3-1-2 實驗藥品 19
3-2 實驗方法 24
3-2-1 實驗流程 24
3-2-2 浸漬實驗 25
3-2-3 鐵氧磁體化操作 25
3-3 物化性質分析 26
3-3-1 元素定性分析(XRF) 26
3-3-2 晶相分析(XRD) 26
3-3-3 金屬元素定量分析 26
3-3-4 六價鉻含量分析 26
3-3-5 熱重分析(DTA)與燒失率量測 27
3-3-6 毒性特性溶出試驗(TCLP) 27
第四章 結果與討論 29
4-1 發生量 29
4-1-1 鉻污泥發生量 29
4-2 物理化學性質 34
4-2-1 化學組成及結晶相分析結果 34
4-2-5 熱重分析(DTA/TG)結果 40
4-2-4 毒性溶出試驗(TCLP)結果 47
4-3 酸浸漬行為研究 51
4-3-1 酸濃度影響 53
4-3-2 時間影響 54
4-3-3 溫度影響 57
4-3-4 陳化作用 57
4-4 浸漬後處理 57
4-4-1 浸漬液 57
4-4-2 浸漬後殘渣 57
4-5 污泥鐵氧磁體化 57
4-5-1 模擬污泥鐵氧磁體化 57
4-5-2 實際污泥鐵氧磁體化 57
第五章 結論與建議 57
5-1 結論 57
5-2 建議 57
參考文獻 57
參考文獻
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