酸洗废水和锌灰中如何回收硫化锌

Posted 2023-01-13 硫化锌

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摘要：从热镀锌厂的酸洗废水和锌灰中回收硫化锌，采用X射线能谱仪（EDS），X射线衍射仪（XRD），傅里叶红外光谱仪（FTIR）和场发射透射电镜（FETEM）表征样品ZnS性质，电感耦合等离子发射体（ICP-OES）分析上清液性质，并研究该反应动力学过程。EDS和ICP分析表明，样品ZnS纯度达到85.45%，其上清液含有高浓度铁，含量为2 g/L，可用于制备复合亚铁絮凝剂，而其他重金属离子浓度均低于电镀废水排放标准。 XRD分析表明，样品ZnS是立方晶型，调节pH和采用滴加方式能有效改善样品ZnS的晶型。采用Scherrer公式计算晶体粒径，结果表明，晶粒大小在3～6 nm之间。FTIR分析表明，样品ZnS呈现良好的红外透明性，且温度、pH和滴加方式对样品的红外透光性基本没有影响。FETEM结合XRD图表明，该纳米晶呈片状，近似为球形，呈多层叠加，分散性不明显，有团聚现象。动力学实验表明，逆一级动力学方程适合描述硫化沉淀的反应动力学过程，活化能为39.04 kJ/mol，沉淀过程受化学反应和扩散联合控制。

热镀锌酸洗废水中不仅含有酸，还含有一些重金属离子，同时热镀锌产生大量的锌灰，含氧化锌、颗粒锌及多种其他重金属，如对二者不加以处理将对环境造成重大污染，也造成资源的损失。近年来对二者的污染问题及其资源化利用越来越受到国内外关注。

目前国内外治理酸洗废水常用方法包括中和沉淀法、蒸发浓缩法、浮选法、铁氧体法、离子交换法、吸附法、电解法、溶剂萃取法、微生物法、膜分离法、电去离子技术(EDI)等)。中和沉淀法应用最为广泛，可去除大部分重金属使废水得以达标排放，但无选择性造成有价金属的损失，且产生污泥量大，含有大量水分、重金属和一些复杂的有机物；吸附法和离子交换法操作管理复杂；蒸发浓缩法和电解法能耗大；膜处理法投资高，膜易污染堵塞；微生物法分离提纯操作繁杂，菌种流失严重。我国对锌灰的处理方法包括蒸馏法、熔析熔炼法、铝法、真空蒸馏法、湿法再生工艺等，其中最常见的主要有酸浸法和氨浸法，具有适用范围广、易操作、净化除杂容易、种类多、投资少等优点，为金属资源化提供依据。。

近年来，硫化沉淀法已成为湿法冶金中净化重金属离子的一种重要方法，其溶度积小，去除重金属离子比石灰中和法更彻底，产生的渣量更少，提供一种通过控制PH和PS选择性分离并回收金属的新思路，实现了废物的无害化和资源化。而其他基于单纯无害化角度的水处理方法一般需投加大量的化学药剂，运行费用高，且通常会产生大量污泥属于危险废物，需进一步处理处置，经济性较差。

目前采用硫化沉淀法分离回收金属并研究机理的报道在国外相对较多，而国内只是单纯去除重金属使水质达标排放。国内外对实际酸性废液的研究较少，鲜见对电镀酸洗废水的资源回收。因此，硫化沉淀法回收硫化锌具有广泛的发展前景。

本文基于25°下，PKSP(FES)=18.1，PKSP(ZnS)=24.7，二者的溶度积相差106，可以实现完全分离，采用硫化沉淀法资源回收镀锌酸洗废水和锌灰中锌，制备较纯的纳米硫化锌，利用EDS、XRD、FTIR和FETEM对其特性进行表征，并研究该反应的动力学过程。

1材料与方法

1.1酸洗废水和锌灰

酸洗废水和锌灰主要含有锌和铁，二者成分相似，可加以综合处理和资源利用，具体见文献。

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