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铬渣是一种铬盐生产过程中产生的残渣,它来源广泛。由于多年的堆积和缺乏有效的综合治理,铬渣或占用大量土地而堆放,或随意排入农田和江河之中,对环境,尤其是生态环境造成日益严重的污染,危害着人类的健康。
人们对铬渣的利用包括提取硅、铝,铬渣制砖、水泥和混凝土等,这些方法利用量不大,且可能造成难以控制的面源污染。现在,本文利用铬渣淋滤后的含铬溶液制备铬黄,是一种处理铬渣污染的环保新思路,它的前景十分乐观。
为了更好地利用铬黄淋滤液制备铬黄,本文在研究过程中,选用黄石无机盐厂的铬渣为基本原料,通过扫描电镜、X衍射分析手段,对铬渣的基本性能进行了研究。由此获知,此类铬渣晶体结构松散,从而说明淋滤方法的可能性。对铬渣的衍射分析表明,铬渣的主要成分是镁、钙、硅、铁、铝的氧化物和Cr2O3。铬渣中有效六价铬的存在,为制备铬黄起到了非常重要的作用。
将含六价铬的淋滤液替代商品重铬酸钠成功地制备出柠檬铬黄、中铬黄、浅铬黄、深铬黄、桔铬黄。通过对五种铬黄进行性能检测,不断总结,提出了性能改进的方法。采用这种工艺制备的铬黄具有很好地市场前景。
在制备铬黄的实验过程中,反应物的一方为含六价铬的淋滤液,另一方为醋酸铅,在实际反应中,必须有一方过量才能使另一方完全反应,来避免双方都有残余的问题,以减小污染控制的力度。考虑到六价铬的危害性大和处理六价铬技术难等特点。
本文选用加入过量的醋酸铅,使六价铬完全反应的方案。实验结果表明,理论值2.11倍的铅盐用量可使六价铬沉淀完全,铬黄达最高产率。对制备铬黄后废液中铅过量问题,本文提出利用廉价矿物材料累托石来处理外排废液中的Pb2+,以控制铅所产生的二次污染问题。
对廉价矿物材料累托石进行透镜电镜和扫描电镜观察,累托石是二八面体云母和二八面体蒙脱石组成的1:1规则间层矿物,云母层和蒙脱石层使得累托石具有良好地吸附性能。
采用天然累托石做吸附剂来处理铬渣淋滤液制铬黄过程中产生的过量Pb2+,当pH为6.91时,反应时间90min,吸附剂与水量比为24g/L,Pb2+浓度由2.5mg/L降到0.05mg/L,Pb2+的去除率最高可达到98%。虽然天然累托石对铅的去除率较高,但进一步研究累托石的吸附机理,必须对天然累托石进行改性研究。
因此,本文通过采用HCl、Na2CO3、十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)、十六烷基三甲基氯化铵(1631)等试剂对天然累托石进行改性研究,并将改性后的累托石用于吸附废液中过量pb2+。实验结果表明:单独采用无机改性的效果明显好于单独使用有机的效果。考虑到采用无机改性后的累托石在溶液中的沉降性很差,不利于沉淀分离,故而采取无机-有机相结合的方法改性累托石。此法去除Pb2+的能力基本达到100%,吸附容量可达到8.31mg/g,并且吸附后的混合液很容易实现两相分离,有利于提高吸附效果。
通过对改性前后的累托石作X射线衍射研究,对累托石处理含铅废水的机理进行分析,提出累托石对铅离子去除的过程包含阳离子吸附交换、负电荷吸附作用、化学沉淀等过程,从但总体而论,吸附是主要因素。