利用螯合剂淋洗钢铁业集尘灰重金属之研究.PDFVIP

利用螯合劑淋洗鋼鐵業集塵灰重金屬之研究 * 劉敏信 謝金村 孫立明 江懿宸 朝陽科技大學環境工程與管理系，台中縣，台灣 摘要 鋼鐵業集塵灰中所含物質除了有機污染物多環芳香烴(PAHs)外，還包含無機的重金屬污染物， 這些物質的濃度常使得集塵灰被歸列為有害事業廢棄物。集塵灰可經高溫處理回收占有全量 30%以 上之氧化鋅等物質，並去除其它有害之重金屬，因此本研究乃利用螯合劑溶液去除鋼鐵業集塵灰之 特定有害重金屬，而殘餘可資源回收再利用之重金屬成分。研究使用之螯合劑包含乙二胺四乙酸 (EDTA) 、檸檬酸，以及檸檬酸添加幾丁聚醣之溶液，研究中同時利用不同濃度之過氧化氫改變集塵 灰的氧化還原電位，增加重金屬在螯合劑中之溶解度，以利集塵灰中特定重金屬之去除。研究結果 發現，使用三種螯合劑萃取特定重金屬效果均極佳，而最佳操作條件乃使用 0.14%過氧化氫進行前 處理，再利用 EDTA 的溶液淋洗，最為有利後續進行氧化鋅之回收。 關鍵詞 ：鋼鐵業集塵灰，重金屬，螯合劑 1. 前言 鋼鐵業集塵灰中含有大量鋅等有價金屬成分，若能將其中具經濟價值之金屬氧化物與金屬回 收，其餘氧化物用作建材原料，不但能減輕環境負擔、更能開發材料來源及降低原料成本等。因此 本研究乃採用批次螯合劑淋洗萃取集塵灰中有害重金屬污染物以利於鋅之回收，使用的螯合劑之一 EDTA 為一種有機螯合劑，其當溶於水中和形成水溶液鹽類，毒性低[1] ，此外所使用的幾丁聚醣為 生物性高分子，在自然界中的含量僅次於纖維素(Cellulose)且製造的成本便宜，同時具螯合的作用 [2] 。幾丁聚醣與重金屬吸附具多重模式進行，其中包括了離子交換、螯合、吸附等機制，針對不同 情況則有不同優勢機制產生[3] ，幾丁聚醣的特性呈弱鹼性陽離子性聚合電解質（pKa 6.3 ），分子上 具有高密度的官能基，可有效降低污泥量[4] 。另外氧化還原電位(Oxidation reduction potential, ORP) 及 pH 值乃為重金屬型態價數之指標，並影響重金屬之移動性、溶解度與污染物之活性[5] ，ORP 的 改變可提供污染物的溶解度，藉以提升不同螯合劑溶液萃取集塵灰中重金屬的效率。 2. 實驗材料與方法 2.1 批次螯合劑淋洗萃取方法 以批次螯合劑淋洗試驗進行，集塵灰與螯合劑之固液比為 1:10 進行實驗，其作法則以 1 支離心 管分別置入 1 g 集塵灰與 10 mL 螯合劑淋洗液，以 175 rpm 之速度震盪後，再以 2,500 rpm 離心 5 分 鐘，取其上澄液利用感應耦合電漿光學放射光譜儀(ICP-OES)分析重金屬，淋洗完後剩餘之集塵灰， 以去離子水淋洗兩次，目的為清洗出殘餘的淋洗液，去離子水淋洗完之集塵灰再置入烘箱烘乾後進 行王水消化，其王水消化之溶液再以感應耦合電漿光學放射光譜儀分析，經由換算後可得知萃取率。 每組樣本乃採用三重覆分析，之後所得數據再進行統計分析。 文獻蒐集整理 含水率 集塵灰採樣及前處理 pH值 批次螯合劑淋 集塵灰基本 粒徑分析 洗實驗設計 特性分析 氧化還原 電位(ORP) 氧化還原電位探討