废弃荧光灯中汞的处理_梅光军

第4卷 第9期环境工程学报V o l .4,N o.92010年9月Ch i n ese Jour nal of Env iron m enta lEng ineeri n gSep .2010废弃荧光灯中汞的处理梅光军 雷玉刚 解科峰(武汉理工大学资源与环境工程学院,武汉430070)摘 要 在30%的丙酮-水溶液中破碎废弃荧光灯,利用超声聚能效应辅助脱附汞,在有效捕获汞蒸气的同时脱附灯管表面大部分吸附汞。

考察了丙酮水溶液浓度(C )、固液比(S /L )、超声时间(t )等因素对废弃荧光灯中汞去除效果的影响。

在最佳工艺条件C =30%、S /L =240g /L 、t =30m in 下,平均每根荧光灯中汞的去除量达51028mg 。

采用硫化沉淀-混凝-活性炭吸附联合工艺对含汞丙酮-水溶液进行无害化处理,实验结果表明,汞初始浓度为13179mg /L 的废水,调节p H 为2,依次投加硫化钠1415m g /L 、聚合氯化铝29019m g /L 、活性炭量9019m g /L,出水汞浓度降至26182L g /L,去除率达9918%,达到国家排放标准。

关键词 废弃荧光灯 汞 无害化处理中图分类号 X506 文献标识码 A 文章编号 1673-9108(2010)09-2110-05D isposal of m ercury i n spent fl uorescent l a mpsM eiGuang j u n Le iYugang X ie K efeng(S chool of Res ou rces and Environm en t a lEng i neeri ng ,W uhan Un i versity ofT echnology ,W uhan 430070,C h i na)Abst ract Over the recen t decades ,t h ere has been w idespread concer n regard i n g the tox ic i m pact ofm ercu -ry i n the ecosyste m due to its m ob ility ,vo latility and potential for b i o accum ulati o n .I n this present study ,w aste fl u o rescent la mps w ere br oken under w ater conta i n i n g 30%acetone by u ltrason ic w ave assisted .I n this w ay ,m ercury vapor and m ajority of adsorption m ercury can be re m oved fro m spent fl u orescent la m p .An experi m ent w as conducted to assess the infl u ence o f various para m eters :acetone solution concentrati o n (C ),so lid -liqu id ra -ti o (S /L)and u ltrason ic ti m e (t ).Under the opti m um cond itions ,C =30%,S /L=240g /L ,t =30m i n ,the a -m ount ofm ercury re m oved fro m per fl u o rescent la m p reached 51028m g .The acetone solution conta i n i n g m ercur y w as then treated by a jo i n t process co m prised o f su lfide depositi n g -fl o cculati n g -activated car bon adsorption .The experi m ental resu lts showed that at p H =2,t h e w aste w ater w ith i n iti a lm ercury concentration of 13179m g /L ,the dosage of sodiu m su lfide 、po l y alum i n um chloride and acti v ated carbon w ere 1415m g /L ,290.9m g /L and 9019m g /L,m ercur y re m ova l rate reached 9918%.M ercury concentra ti o n in filtrate w as reduced to 26182L g /L ,wh ich is l o w er than the po llutan t d ischarge standard o fm ercury in waste w ater .K ey w ords spent fl u orescent la m ps ;m ercury ;har m Less disposal 基金项目:教育部留学回国科研启动基金资助项目(教外司留[2005]383)收稿日期:2010-03-31;修订日期:2010-04-28作者简介:梅光军(1969~),男,博士,副教授,主要从事矿物加工与再生资源方面的研究工作。

E-m ai:l mg j 8343@s i na .co m目前,我国荧光灯管产量和使用量均居世界首位,但报废灯管的回收现状并不令人满意,绝大多数随生活垃圾进入垃圾填埋厂,每年释放出的汞及其化合物数量以百吨计,严重污染土壤和地下水源,对人类健康危害极大[1]。

目前汞已被联合国环境规划署(UNEP)列为全球性污染物[2],具有跨国污染属性。

我国废旧灯管的回收利用刚刚起步,尚未树立废旧灯管的回收利用意识。

大部分废旧灯管的处理方法是:破碎灯管,随垃圾进行填埋。

但是此方法灯管中的大部分汞蒸气会溢散出来,一旦经由呼吸道进入人体,将长存体内,伤害人体的神经系统[3]。

目前,国内还没有系统有效的处理废旧灯管的办法。

国外废旧灯管的处理主要有直接破碎分离和切端吹扫分离2种工艺。

直接破碎分离的特点是结构紧凑、占地面积小、投资少,但荧光粉和汞蒸气不可再利用。

而切端吹扫分离可有效地将可再回收利用的荧光粉分类收集,通过加热器回收汞,其生成汞的纯度为99.9%。

但投资较大[4]。

第9期梅光军等:废弃荧光灯中汞的处理M ahm oud A.R abah[5]从废弃荧光灯中分离金属的过程中采用含30%的丙酮溶液下破碎,成功地避免了汞蒸气带来的困扰。

2001年日本不二仓业公司与美国再生装置的大企业联合开发的气化法回收废荧光灯管上汞的技术[6]。

目前美国还发明了一种活动设备,在密闭的容器中将荧光灯管粉碎,较大颗粒清洗回收;较小颗粒被气流带走,经粉尘过滤器回收部分荧光粉,最后气流通过活性炭过滤器除去汞蒸气和其他有害气体,排入大气[7]。

目前,为了推广绿色照明工程,减少环境污染,飞利浦等一些大型的照明企业已开始进行废旧灯管的回收工作。

但是目前的回收对象还仅限于荧光灯使用量大的企业,并在主要经销商处设立回收站,这些公司正计划像回收旧电池一样,普及废旧日光灯的回收处理工作。

但该措施也仅处于刚起步的阶段,尚没有形成成熟有效的体系。

本课题研究旨在为将来废弃荧光灯的无害化、资源化回收处理提供必要的技术支持。

1实验部分1.1实验原料、试剂和仪器废弃荧光灯样品:佛山顺德华进节能灯,型号15W;主要试剂:丙酮、氯化汞、双硫腙、硝酸、高锰酸钾、重铬酸钾和硫化钠,分析纯;活性炭(200目):承德新华炭业科技有限公司生产;聚合氯化铝混凝剂:上海统亚化工科技发展有限公司生产;主要仪器:722S分光光度计,上海精密科学仪器有限公司制造;SK250H型超声仪,上海科导超声仪器有限公司制造。

1.2实验方案本实验方案利用超声波技术,通过丙酮溶液吸收汞,进而通过沉淀、活性炭吸附等处理含汞溶液,使其达标排放。

主要流程见图1。

清洗废弃荧光灯管,并通风凉干;在浓度一定的1000mL丙酮溶液中破碎灯管,使其充分吸收灯管中汞蒸气;使用超声仪对破碎后的灯管玻璃和荧光粉进行脱附解吸;过筛分离灯头和玻璃,抽滤回收荧光粉,滤液消解后测定汞含量。

113汞的测定灯管破碎后所得溶液中汞的形态复杂,采用硫酸硝酸-高锰酸钾法消解,将汞氧化成H g2+后采用双硫腙分光光度法进行测定[8]。

图1废弃荧光灯处理工艺流程F i g11D i sposa l process of spent fl uorescent l amps灯管中汞的测定实验:(1)灯管的破碎与国标H J/T230-2006中节能灯汞的测定方法[9]中操作相同;(2)破碎后的玻璃碎片放入研钵中进行研磨,而后装入250mL具塞锥形瓶;(3)加入25mL水、25m L王水和1215m L、5% (W/V)高锰酸钾溶液配成的浸提液进行解吸。

在室温下密封磁力搅拌18?2h;(4)使用0145L m孔径滤膜过滤,取上层清液进行分析。

2实验结果与讨论211汞脱附影响因素21111丙酮浓度对汞脱附量的影响在体积1L的丙酮溶液中破碎4根灯管进行实验,丙酮浓度分别为0%、10%、20%、30%和40%,静止浸泡30m i n。

丙酮浓度对汞脱附量的影响如图2所示。

图2丙酮浓度对汞脱附量的影响F i g12Effect of ace tone so l ution concentrationon m ercury deso rpti on a m ount2111环境工程学报第4卷由图2可知,当丙酮浓度分别为10%和20%时效果不明显,曲线几乎与横坐标平行,说明此时只能脱附和捕获部分的汞。

随着丙酮浓度的增加,溶液中汞含量明显增加,在丙酮浓度为20%时溶液中汞含量为81466m g ,30%时已达151568m g ,当丙酮浓度至40%,溶液中汞含量略有增加但趋势明显减小。

选取丙酮浓度为30%为佳。

21112 固液比对汞脱附的影响将破碎灯管在总体积为1L 、浓度为30%的丙酮溶液中静止浸泡30m i n ,灯管数量分别取1、2、4、6、8和10根,即固液比分别为60、120、240、360、480和600g /L 。

不同固液比对荧光灯中汞脱附量的影响如图3所示。