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对于氧化铬铬渣解毒和氧化铬清洁制备工艺

收藏本文 2024-01-29 点赞:29539 浏览:133924 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:铬盐是无机盐行业主要产品之一,在国民经济中具有重要作用。铬盐广泛运用于电镀、鞣革、印染、医药、颜料、催化剂、氧化剂及金属缓蚀剂等方面。而铬盐工业也是一个重污染行业,其污染主要源于固体危险废物,主要固体危险废物有铬渣和含Cr(Ⅵ)硫酸盐。铬渣是铬盐生产中的熟料经水浸出所得到的高碱残渣,是铬盐工业第一大公害;含Cr(Ⅵ)硫酸盐是铬盐制备历程中所产生的硫酸钠和硫酸氢钠,是铬盐工业的第二大公害。铬盐的生产是以铬铁矿的焙烧开始的。铬铁矿的焙烧主要有钙焙烧法和无钙焙烧法两种。有钙焙烧法的主要缺点是铬渣量多,且难以解毒或利用,而无钙焙烧法可以避开上面陈述的缺点。虽然我国铬盐生产未来进展方向是无钙焙烧法,但历年留下大量的待处理的铬渣,对环境构成严重污染。目前,工业上生产氧化铬的策略主要有两种:重铬酸钠与硫酸铵热分解法和铬酸酐热分解法,主要有着硫酸消耗高、含Cr(Ⅵ)硫酸盐污染等不足。由此,针对上面陈述的有钙铬渣和传统氧化铬工业所产生的含Cr(Ⅵ)硫酸盐污染不足,本论文围绕铬渣解毒和氧化铬清洁制备工艺两大主题,对淀粉水热法解毒铬渣、制革污泥干法解毒铬渣、含氟废水湿法解毒铬渣和淀粉水热法、干法制备氧化铬的相关基础论述和技术进行了系统的探讨。探讨表明:含Cr(Ⅵ)针状钙矾石的生成是导致含硫物质常温湿法解毒铬渣不彻底的主要理由。本论文在硫酸浸出铬渣热力学浅析历程中发现,温度的升高能有效抑制钙矾石的生成,并在实验中得到了验证。在所确定的实验条件下,淀粉水热法解毒后的铬渣达到了进入生活垃圾填埋场的标准。在温度超过400℃时,制革污泥中的油脂和蛋白质等有机物会分解成一氧化碳和烃类有机物,能将铬渣中的Cr(Ⅵ)还原为Cr(Ⅲ),以而实现铬渣的解毒。在适宜的条件下,制革污泥干法解毒后的处理渣达到了进入生活垃圾填埋场的标准。对氢氟酸浸出铬渣历程热力学、动力学和含氟废水解毒铬渣工艺进行浅析和探讨,发现氢氟酸和含氟废水也能够有效破坏铬渣中含Cr(Ⅵ)矿物和其它矿物的结构,将其中的Cr(Ⅵ)释放出来;铬渣中酸溶性Cr(Ⅵ)的浸出历程动力学可以用粒径不变的收缩未反应核模型来描述,其浸出历程为内扩散制约;柱浸和槽浸结果非常相似。用含氟废水浸出30d后,其浸出渣达到了进入一般工业垃圾填埋场标准。用硫酸亚铁溶液作还原剂,继续柱浸1d经含氟废水浸出60d后的柱浸渣,其还原渣达到了进入生活垃圾填埋场的标准。用硫酸亚铁作还原剂、氢氧化钙作沉淀剂处理含氟废水浸出液,处理后的废水Cr(Ⅵ)达到了国家污水排放标准。对淀粉水热还原Cr(Ⅵ)历程动力学和水热法制备氧化铬进行了探讨,表明淀粉水热还原Cr(Ⅵ)的动力学模型可以用等温、恒容、不可逆反应动力学模型来描述,且属化学反应制约;在所确定的实验条件下,Cr(Ⅵ)还原率达到98%以上,得到660-880nrn、粒度均匀的氧化铬粉体;通过添加表面活性剂,可以制得110-130nm的粒度均匀的球形的超细氧化铬粉体。对淀粉干法还原Cr(Ⅵ)历程热力学和干法还原制备氧化铬进行浅析和探讨,发现干法还原Cr(Ⅵ)的还原产物因铬酸盐种类和温度的不同而不同。淀粉干法还原铬酸钠的还原产物为亚铬酸钠,而重铬酸钠的还原产物与温度有关。在温度低于550℃时,重铬酸钠的还原产物主要为氧化铬,随着反应温度的升高,还原产物由氧化铬逐渐过渡到亚铬酸钠,亦即,高温会导致氧化铬向亚铬酸钠转变。在所确定的实验条件下,Cr(Ⅵ)还原率达到98%以上,得到418-438nm形状不规则的超细氧化铬粉体。关键词:铬渣论文解毒论文氧化铬论文清洁制备论文热力学论文动力学论文

    摘要5-7

    ABSTRACT7-10

    目录10-14

    第一章 文献综述14-31

    1.1 我国铬盐工业生产及其污染14-19

    1.1.1 我国铬盐工业生产规模14-15

    1.1.2 我国铬盐制备策略15-17

    1.1.3 我国铬盐工业废渣污染排放及末端治理情况17-19

    1.2 铬渣的治理与综合利用19-24

    1.2.1 铬渣的物理化学特性19

    1.2.2 铬渣的危害19-20

    1.2.3 铬渣的治理20-22

    1.2.4 铬渣的综合利用22-24

    1.3 我国氧化铬制备策略24-29

    1.3.1 氧化铬生产策略25-27

    1.3.2 现有生产策略有着的不足27-28

    1.3.3 氧化铬清洁制备28-29

    1.3.4 超细氧化铬制备29

    1.4 本论文探讨的目的与作用、主要内容29-31

    1.4.1 本论文探讨的目的和作用29-30

    1.4.2 本论文探讨的主要内容30-31

    第二章 淀粉水热法解毒铬渣的探讨31-63

    2.1 淀粉的物理和化学特性31-32

    2.1.1 淀粉的物理特性32

    2.1.2 淀粉的化学特性32

    2.2 硫酸浸出铬渣历程热力学浅析32-52

    2.2.1 热力学计算策略32-34

    2.2.2 铬酸钙标准吉布斯自由能的计算34

    2.2.3 水滑石标准吉布斯自由能的计算34

    2.2.4 其它物质的标准吉布斯自由能34-35

    2.2.5 热力学浅析结果与讨论35-52

    2.3 淀粉水热法解毒铬渣工艺52-61

    2.3.1 原料、试剂和设备53

    2.3.2 实验步骤53-54

    2.3.3 浸出毒性试验54

    2.3.4 化学浅析54-55

    2.3.5 XRD定性和定量浅析55

    2.3.6 实验结果与讨论55-61

    2.4 本章小结61-63

    第三章 制革污泥干法解毒铬渣的探讨63-71

    3.1 原料、试剂和设备63-64

    3.2 制革污泥热重差热浅析与红外光谱浅析64

    3.3 实验步骤64

    3.4 实验结果与讨论64-70

    3.4.1 制革污泥的焙烧特性64-66

    3.4.2 焙烧温度对焙烧渣中Cr(Ⅵ)含量的影响66-67

    3.4.3 焙烧时间对焙烧渣中Cr(Ⅵ)含量的影响67-68

    3.4.4 铬渣与制革污泥配比对焙烧渣中Cr(Ⅵ)含量的影响68-69

    3.4.5 浸出毒性实验结果69-70

    3.5 本章小结70-71

    第四章 含氟废水湿法解毒铬渣的探讨71-100

    4.1 氢氟酸浸出铬渣历程热力学浅析71-79

    4.1.1 热力学计算策略71-72

    4.1.2 热力学浅析结果与讨论72-79

    4.2 氢氟酸浸出铬渣中酸溶性Cr(Ⅵ)历程动力学79-87

    4.2.1 原料、试剂和设备79

    4.2.2 实验步骤79-80

    4.2.3 化学浅析80

    4.2.4 实验结果与讨论80-87

    4.3 含氟废水常温湿法解毒铬渣工艺87-98

    4.3.1 铬渣柱浸和槽浸试验88-95

    4.3.2 浸出渣中吸附或包裹的Cr(Ⅵ)的还原95-96

    4.3.3 浸出液中Cr(Ⅵ)的还原96-98

    4.4 三种解毒策略的比较98

    4.5 本章小结98-100

    第五章 淀粉水热法制备氧化铬的探讨100-122

    5.1 淀粉水热还原Cr(Ⅵ)历程动力学100-109

    5.1.1 原料、试剂和设备101

    5.1.2 实验步骤101-102

    5.1.3 实验结果与讨论102-109

    5.2 淀粉水热法制备氧化铬109-121

    5.2.1 表面活性剂在制备超细氧化铬历程中的作用原理110

    5.2.2 原料、试剂和设备110

    5.2.3 实验步骤110-111

    5.2.4 实验结果与讨论111-115

    5.2.5 氧化铬的制备115-117

    5.2.6 产品表征117-120

    5.2.7 两种湿法工艺的比较120-121

    5.3 本章小结121-122

    第六章 淀粉干法制备氧化铬的探讨122-142

    6.1 淀粉干法还原铬酸钠制备氧化铬122-133

    6.1.1 原料、试剂和设备122

    6.1.2 实验步骤122-124

    6.1.3 化学浅析124

    6.1.4 实验结果与讨论124-130

    6.1.5 氧化铬的制备130

    6.1.6 产品表征130-133

    6.2 淀粉干法还原重铬酸钠制备氧化铬133-140

    6.2.1 实验结果与讨论133-137

    6.2.2 氧化铬的洗涤与脱碳137-138

    6.2.3 产品表征138-140

    6.3 两种干法案例的比较140

    6.4 湿法和干法两种工艺的比较140-141

    6.5 本章小结141-142

    第七章 结论与展望142-145

    7.1 主要结论142-144

    7.2 展望144-145

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