PDF《低温焙烧法综合处理铬渣和皮革污泥的研究》

100 mL/min. 皮革污泥加热分解产生的气体采用 Nicolet

6700 型红 外光谱分析仪测定,测定前先取适量烘干后的皮革污 泥放入刚玉管中, 刚玉管的一端封闭, 另一端接气囊, 将刚玉管放入

650 ℃的马弗炉内,收集污泥分解产生 的气体. 1.2.3 浸出毒性试验 浸出毒性试验是鉴别固体废物中危险组分在一定 条件下迁移、转化及污染环境能力的标准方法.采用 硫酸?硝酸法(HJ/T 299―2007)进行浸出毒性试验,该 方法模拟渣中铬在酸性降水影响下进入环境的过程, 采用 pH 为3.20±0.05 的硝酸和硫酸混合溶液为浸提 剂,在液固比为

20、温度为

25 ℃条件下搅拌浸出处 理渣 18~20 h.在浸出过程中,渣中部分铬进入浸提 液中,根据浸出液中的六价铬和总铬浓度鉴别渣的 毒性.

2 结果与讨论 2.1 皮革污泥的焙烧特性 在一定温度下,皮革污泥中的油脂和蛋白质等有 机物会分解转化成相对分子质量较小的有机物.图2所示为皮革污泥在

650 ℃下焙烧分解产生气体的红外 光谱, 主要分解产物特征吸收峰的位置[18] 如表

2 所示. 图2皮革污泥分解产生气体的红外光谱图 Fig.2 IR spectrograms of pyrolysis products of tannery sludge 表2皮革污泥分解产物红外光谱图特征吸收峰位置 Table

2 Infrared absorption band assignment for volatile gases released from tannery sludge 分解产物 波数/cm?1 H2O

4 000~3 500,

2 000~1 200, 730~500 CO

2 170,

2 112 烷烃

3 000~2 800,

1 465~1

340 烯烃

3 010~3 040,

1 680~1 640,

1 000~675 芳香烃

3 100~3 000,

1 600~1 450, 800~680 醛2820,

1 735~1

645 酮3000~2 700,

1 900~1

650 酯1780~1 730,

1 310~1

215 从图

2 可以看出:皮革污泥焙烧产生气体的红外 谱图中除含有很强的烃类和一氧化碳的特征峰外,还 含有酚类、酮类和脂类有机物的特征峰,这些有机物 是皮革污泥中的油脂和蛋白质等在高温下分解转化产 生的.在一定温度下,一氧化碳及烃类化合物是铬渣 中六价铬化合物良好的还原剂,能将铬渣中的六价铬 还原为三价铬,从而实现铬渣的解毒.皮革污泥的这 一特性为焙烧法综合处理铬渣和皮革污泥奠定了 基础. 图3所示为皮革污泥的 TG-DTA(热重?差分热分 析)曲线. 从曲线可以看出皮革污泥的分解过程可分为

4 个阶段: 第1阶段为室温至

150 ℃.这一阶段质量损失率 3.897%,DTA 曲线上对应

1 个较宽的吸热峰,这可能 是由污泥中少量水分的蒸发引起的. 中南大学学报(自然科学版) 第41 卷2106 第2段为 150~550 ℃.这一阶段是污泥失重最大 的阶段,质量损失率达 30.470%,前期污泥失重较慢. 当温度达到

385 ℃以上时, 污泥开始快速失重, 到550 ℃时这一失重阶段基本结束.这一阶段的失重可能是 由污泥中相对分子质量较小的有机物的挥发和脂肪族 化合物、糖类等的转化和分解造成的. 第3阶段为 550~750 ℃.这一阶段为污泥的第

2 个主要失重段,质量损失率达到 24.580%.在这一温 度范围内,有机物可能发生分解、缩合、环化等一系 列变化,而这一阶段污泥在失重的同时出现

1 个尖锐 的吸热峰,这可能是由污泥加热过程生成的中间产物 发生分解造成的. 第4个阶段为 750~920 ℃.这一阶段污泥的失重 缓慢,质量损失率仅为 3.795%.这一阶段是矿物质和 残留有机物的分解段,在该温度段内碳酸盐及碱金属 氯化物都将分解. 由以上分析可知:皮革污泥中有机物的挥发、分 解和转化都集中在较低的温度范围内,这一特性对在 较低温度下利用皮革污泥中的有机物还原铬渣中的六 价铬, 从而实现铬渣和皮革污泥的综合治理非常有利. 图3皮革污泥的 TG-DTA 曲线 Fig.3 TG-DTA curves of tannery sludge 2.2 焙烧条件对铬( ) Ⅵ 还原过程的影响 2.2.1 焙烧温度 图4所示为铬渣和皮革污泥质量比(pm)为