热化学处理技术(如焚烧、离子电弧及微波等)是在高温条件下对废物进行分解,使其中的某些剧毒成分毒性降低,实现快速、显著地减容,并对废物的有用成分加以利用。近年来,利用热化学处理技术实现对危险废物电镀污泥的预处理或安全处置正引起人们的重视。
目前,有关电镀污泥热化学处理技术的研究,以对在焚烧处理电镀污泥过程中重金属的迁移特性等问题的研究比较突出。Espinosa等对电镀污泥在炉内焚烧过程的热特性及其中重金属的迁移规律进行了研究,发现焚烧能有效富集电镀污泥中的铬,灰渣中铬的残留率高达99%以上,而在焚烧过程中,绝大部分污泥组分以CO2,H2O,SO2等形态散失,因此减容减重效果非常明显,减重可达34%。Barros等利用水泥回转窑对混合焚烧电镀污泥过程进行了研究,分析了添加氯化物(KCl,NaCl等)对电镀污泥中Cr2O3和NiO迁移规律的影响,认为氯化物对Cr2O3和NiO在焚烧灰渣中的残留情况几乎没有任何影响,焚烧过程中Cr2O3和NiO都能被有效地固化在焚烧残渣中。刘刚等利用管式炉模拟焚烧炉研究电镀污泥的热处置特性时,分析了铬、锌、铅、铜等多种重金属的迁移特性,认为焚烧温度在700℃以下时,污泥中的水分、有机质和挥发分就能被很好地去除,且高温能有效抑制污泥中重金属的浸出,但这种抑制对各种重金属的影响各不相同,如镍是不挥发性重金属,在焚烧灰渣中的残留率为100%,铬在灰渣中的残留率也高达97%以上,而锌、铅、铜的析出率则随焚烧温度的升高而有不同程度的增大。
在离子电弧、微波等其他热化学处理研究方面,Ramachandran等用直流等离子电弧在不同气氛下对电镀污泥进行处理,并对处理后的残渣及处理过程中产生的粉末进行了研究,认为此法在实现铜、铬等有价金属回收的同时可将残渣转化成稳定的惰性熔渣。Gan等通过微波辐射对电镀污泥进行了解毒和重金属固化实验,发现微波辐射处理对电镀污泥中重金属离子的固化效果显著,原因可能是在高温干燥与电磁波的共同作用下,有利于重金属离子同双极聚合分子之间发生强烈的相互作用而结合在一起,而经微波处理的电镀污泥具有粒度细、比表面积高、易结团等特性。
此外,热化学处理有利于降低电镀污泥中铬的毒性。Ku等研究了高温热处理电镀污泥过程中铬的毒性价态变化,认为高温热处理能将铬(Ⅵ)转化成铬(Ⅲ),且温度越高转化效果越明显;在经高温处理的电镀污泥中,主要以铬(Ⅲ)为主。Cheng等将电镀污泥与黏土的混合物分别在900℃和1100℃的电炉中热养护4h后,对其中铬的价态进行了分析,发现在经900℃热养护处理的混合物中,铬(Ⅵ)占有绝对优势,而经1100℃热养护处理的混合物中,铬则主要以铬(Ⅲ)存在。
