选择性络合-优先水解沉淀分离铬铁的新工艺研究

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本文针对混合电镀污泥硫酸浸出液中Fe3+、Cr3+性质相似难以有效分离的问题,基于分离方法研究进展的评述,研究提出“选择性络合-优先水解沉淀”分离Cr/Fe的新方法。研究成果为综合回收混合电镀污泥中的Cr开辟了一条新的可选途径,对于其他含Cr废料中Cr的无害化和资源化同样具有明显的积极意义。本文研究内容主要有:基于热力学分析,研究了水溶液中Fe3+、Cr3+的溶解行为及不同因素对Fe3+、Cr3+的溶解行为的影响。综合考虑除Fe率及水解渣过滤性能,对常用沉淀剂进行了筛选,选取MgO为沉淀剂。基于酸浸实验结果配制模拟溶液,研究了水解除Fe工艺。结果表明,在反应温度90℃、加入MgO调节溶液p H=2.5、反应30 min、搅拌转速350 r/min的条件下,Fe沉淀高达98.90%,达到了深度除Fe的目的。以HCOONa作络合剂,以MgO作沉淀剂,在联合使用的情况下进行了Cr/Fe分离实验研究,较优工艺条件为:按HCOONa/Fe3+摩尔比3.8的量引入HCOONa,在HCOONa加入过程中保持溶液p H=1.7,90℃保温6 h。然后调入MgO至溶液p H=2.5,搅拌反应30 min,可使Fe沉淀率达到93.65%,Cr沉淀率仅为12.37%,Cr/Fe分离效果良好。基于紫外光谱分析,利用络合物特征吸收峰以及吸光度与浓度对应关系对90℃时HCOONa络合反应机理及络合动力学行为进行了研究。结果表明:在相同温度条件下,水溶液中的Fe3+与HCOONa优先络合,Cr3+则会影响Fe3+与HCOONa的络合反应,使反应速率降低。进一步通过热力学研究还发现,体系中所涉及的络合反应均为吸热反应,Cr3+与HCOONa络合反应热效应为10.68 k J/mol,而Fe3+与HCOONa络合反应热效应为37.37 k J/mol,Cr、Fe混合溶液体系反应热效应为22.00 k J/mol。基于L9(34)正交实验,分别采用极差分析和方差分析方法讨论了沉淀阶段溶液初始p H、反应温度、搅拌转速对Fe、Cr沉淀率的影响。结果表明,溶液初始p H对Fe、Cr沉淀率影响是最显著的。
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