一种利用铬渣制备的Fe还原剂及其制备方法和应用

专利检索2025-04-06  9


本发明属于铬渣资源化利用,具体涉及一种利用铬渣制备的fe还原剂及其制备方法和应用。


背景技术:

1、随着铬盐行业的快速发展,铬盐的需求量已大幅增加,而在工业生产过程产生的固体废物铬渣,已累计堆存超600多万吨。铬渣中所含有害物质cr(vi)具有高溶解度和高迁移率,容易导致环境污染,对人类健康构成严重威胁。铬渣具有极强的碱性,刚排出来的铬渣ph值大约在11-12;在经过铬渣的填埋堆存后,铬渣的碱性物质很容易渗透到土壤中,破坏土壤中微生物的生态系统,导致土壤丧失腐解能力、破坏土壤结构。此外,铬渣中的方镁石、硅酸二钙和铁铝酸钙易风化,在水和co2的作用下,其体积会发生膨胀,导致堆场表面不断升高,同时影响铬渣在建筑方面的使用。长期以来,铬渣一直被视为固体废弃污染物,其处理和处置对环境和资源造成了双重压力。

2、铬渣处理的研究开始相对较早,一般包括以下处理方法:(1)干法解毒:在高温条件下,利用还原性物质直接将铬渣中的cr(vi)还原为无毒的cr(ⅲ),并将cr(ⅲ)固定在铬渣中,处理量大,不受场地环境限制,但能耗高。(2)湿法解毒:使用水或酸将污染物cr(ⅵ)从渣样中浸出到液相中,再通过添加过量的化学药剂将其还原为cr(ⅲ)沉淀,从而达到解毒目的,因其效率高,适应性强,成本低得到广泛应用,但存在转化率低、容易产生二次污染、并且需过量还原剂的缺点。(3)固化稳定化:将污染物转化为一种稳定、不易溶的形式,并通过封装在低渗透性的材料中来控制污染物的流动性,最后用于土地填埋或作为可回收的建筑材料,但固化法处理后体积大,浪费土地资源。(4)微生物解毒法:利用生物体处理污染物,将cr(vi)转化为cr(ⅲ),以此控制环境污染,特异性较强但周期较长。(5)电化学法:通过电极间电势产生的静电力作用,使离子选择性地通过离子交换膜,从而达到物质的分离提纯,但电极成本高。


技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是:提供一种利用铬渣制备的fe还原剂及其制备方法和应用,以解决铬渣处理过程中容易产生二次污染和处理含铬废水时降解率不够高的技术问题。

2、为达到上述目的,本发明采用的技术方案是:提供一种利用铬渣制备的fe还原剂的制备方法,包括以下步骤:

3、s1、将铬渣预处理,随后将预处理后的铬渣与酸性溶液混合反应,反应结束后过滤,得到酸浸液;

4、s2、将酸浸液与溶液a混合,调节混合液的ph值至0.5-3,随后在光照条件下反应0.5-4h,过滤,得到fe还原剂;溶液a为草酸二水合物溶液、硫酸溶液或盐酸溶液。

5、在上述技术方案的基础上,本发明还可以做如下改进:

6、进一步,铬渣的组成成分包括:38-56wt%fe2o3、17-23wt%al2o3、13-17wt%cr2o3、10-13wt%mgo、1-2wt%sio2和3-7wt%杂质。

7、进一步,铬渣预处理过程包括:将铬渣置于100-110℃下干燥10-14h,随后研磨,将研磨粉洗涤,过滤,最后将滤渣在50-70℃下干燥22-26h。

8、进一步,酸性溶液为浓盐酸。

9、进一步,步骤s1中铬渣与酸性溶液的质量比为1-3∶6-8。

10、进一步,步骤s1中的反应温度为110-130℃,反应时间为7-9h。

11、进一步,步骤s2中草酸二水合物溶液的浓度为0.5mol/l;硫酸溶液的浓度为0.5-0.6mol/l;盐酸溶液的浓度为1-1.2mol/l。

12、进一步,酸浸液与溶液a的体积比为2∶1-2。

13、本发明还公开了利用铬渣制备的fe还原剂的制备方法制得的fe还原剂。

14、本发明还公开了fe还原剂在含六价铬废水处理中的应用。

15、本发明的有益效果为:

16、1、本发明采用资源化利用的方法,将铬渣中的铁元素浸出到溶液中制备fe还原剂,在浸出的过程中实现了铬渣的解毒处理,浸出液中铁的转化率高达98.17%,并且在整个过程不会产生新的固废,无二次污染;

17、2、本发明制得的fe还原剂可用于含cr(vi)废水的处理,当废水的ph为3、cr(ⅵ)浓度为30mg/l时,经过55min处理后,cr(vi)的降解率高达99.66%,废水中剩余cr(vi)含量低于中国国家排放标准(0.5mg/l)。



技术特征:

1.一种利用铬渣制备的fe还原剂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的利用铬渣制备的fe还原剂的制备方法,其特征在于,所述铬渣的组成成分包括:38-56wt%fe2o3、17-23wt%al2o3、13-17wt%cr2o3、10-13wt%mgo、1-2wt%sio2和3-7wt%杂质。

3.根据权利要求1所述的利用铬渣制备的fe还原剂的制备方法,其特征在于,所述铬渣预处理过程包括:将铬渣置于100-110℃下干燥10-14h,随后研磨,将研磨粉洗涤,过滤,最后将滤渣在50-70℃下干燥22-26h。

4.根据权利要求1所述的利用铬渣制备的fe还原剂的制备方法,其特征在于,所述酸性溶液为浓盐酸。

5.根据权利要求4所述的利用铬渣制备的fe还原剂的制备方法,其特征在于,所述步骤s1中铬渣与酸性溶液的质量比为1-3∶6-8。

6.根据权利要求1所述的利用铬渣制备的fe还原剂的制备方法,其特征在于,所述步骤s1中的反应温度为110-130℃,反应时间为7-9h。

7.根据权利要求1所述的利用铬渣制备的fe还原剂的制备方法,其特征在于,所述步骤s2中草酸二水合物溶液的浓度为0.5mol/l;硫酸溶液的浓度为0.5-0.6mol/l;盐酸溶液的浓度为1-1.2mol/l。

8.根据权利要求7所述的利用铬渣制备的fe还原剂的制备方法,其特征在于,所述酸浸液与溶液a的体积比为2∶1-2。

9.采用权利要求1-8任一项所述的利用铬渣制备的fe还原剂的制备方法制得的fe还原剂。

10.权利要求9所述的fe还原剂在含六价铬废水处理中的应用。


技术总结
本发明公开了一种利用铬渣制备的Fe还原剂及其制备方法和应用,属于铬渣资源化利用技术领域。制备过程包括:将经过预处理的铬渣与酸性溶液混合反应,过滤,得到酸浸液;将酸浸液与无机酸混合,在光照条件下反应0.5‑4h,过滤,得到Fe还原剂。本发明采用资源化利用的方法,将铬渣中的铁元素浸出到溶液中制备Fe还原剂,铁的转化率高达98.17%,在浸出的过程中实现了铬渣的解毒处理,并且在整个过程不会产生新的固废,无二次污染;并且制得的Fe还原剂可用于含Cr(VI)废水的处理,降解率高达99.66%。本发明将铬渣进行资源化利用,变废为宝,达到了以废治污的效果,同时简化了操作流程,降低处理成本,提高经济效益。

技术研发人员:张兴然,陈洁,谭超,田雨,邱发成,李礼
受保护的技术使用者:重庆理工大学
技术研发日:
技术公布日:2024/5/29
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