(NH4)2SO4和Na2SO4混合溶液中(NH4)2SO4结晶动力学及铁/铝/锰/铬等离子对(NH4)2SO4结晶的影响规律

湿法冶金、三元前体制备等过程均会产生含硫酸钠与硫酸铵的高盐废水。研究高盐废水中硫酸铵的结晶动力学,并考察常见金属离子的影响规律对高盐废水处理具有重要意义。本文以含硫酸钠与硫酸铵混合溶液中硫酸铵的结晶过程为例,系统考察了硫酸铵的结晶动力学及铁、铝、锰、铬对硫酸铵结晶的影响规律。含硫酸钠与硫酸铵混合溶液硫酸铵结晶动力学研究结果表明,硫酸铵生长速率和成核速率方程分别为为B=1.303×10^-16G^1.069M_T^1.801,G=15.708σ^1.387;在硫酸钠与硫酸铵混合体系中,溶液过饱和度影响硫酸铵成核及生长速率,溶液过饱和度减小,晶体的成核及生长速率都会减小,与单体系硫酸铵结晶动力学结果相比,动力学参数均有所下降。铁、铝、锰、铬对硫酸铵结晶的影响规律研究结果表明,铁、铝抑制了硫酸铵晶面生长,结晶粒度减小;锰、铬对硫酸铵结晶有一定的促进作用,结晶粒度增大。金属离子改变了硫酸铵晶习,锰使结晶呈现三棱柱状,铁、铝使硫酸铵结晶片状生长。不同金属离子条件下的结晶动力学方程表明,铁和铝对结晶...     

硫酸钠制备碳酸氢钠过程中Na2SO4-NH3-CO2-H2O体系相平衡规律

Na₂SO₄-NH₃-CO₂-H₂O体系相平衡规律的掌握,对硫酸钠高值利用制备碳酸氢钠过程的工艺优化有重要意义。本文采用等温溶解平衡法在101.3～1099.0kPa下303.15K、323.15K和343.15K时研究了Na₂SO₄-NH₃-CO₂-H₂O体系以及其子体系Na₂SO₄-NH₃-H₂O的液-固相平衡关系,并获得了Na₂SO₄-NH₃-H₂O体系以及SO₄^2-、CO₃^2-和HCO₃^-在Na₂SO₄-NH     

气液搅拌体系中宏观气含率的预测

采用压差法和电阻探针测定了空气-水混合体系的气含率,用扭矩仪测量扭矩和转速,计算输入功率.将气体分成进出停留气体A和内循环气体B两部分,建立宏观气含率的物理模型.结果表明,针对不同气液混合流型,将宏观气含率分成两个阶段是合理的,εtotal=αVsβ适用于气泛状态,εtotal=αVsβ+χPVγVsθ适用于载气和气体完全分散状态,对于DT+DT组合桨α=6,β=1,χ=0.32,γ=0.56,θ=1.模型对文献数据的预测较合理,且具有一定的适应性,χ取决于搅拌桨类型.     

涡轮自吸桨强化气液混合及氧化反应速率

自吸式搅拌桨具有强化多相及均相体系混合的特性,被广泛应用于化工冶金等领域。本文提出了一种新型涡轮自吸桨,并对其在混合及氧化还原过程中的强化作用进行了研究。以电导率法作为测定方法,以混合均匀时间作为表征参数,对搅拌转速、搅拌输入功率、示踪剂添加位置、吸气和吸液混合等影响因素进行了系统研究。研究结果表明,混合均匀时间随搅拌转速增加而降低,且存在临界转速,即为200r/min,当搅拌转速大于临界转速200r/min后,混合均匀时间基本维持稳定;当搅拌桨以吸气形式运转时,其他条件相同的情况下,自吸桨200r/min转速的混合效果与常规搅拌桨350r/min的混合效果相当;当搅拌桨以吸液形式运转时,自吸桨在0.27kW/m³输入功率下可达到常规搅拌桨1kW/m³以上输入功率的搅拌混合效果。同时,本文以水杨酸为活性氧捕集剂,初步探究了自吸式搅拌桨在强化氧化还原过程的机理,研究结果表明自吸式搅拌桨在吸气运转过程中,混合搅拌体系产生了羟基自由基,对应羟基化产物在120min后积累浓度为73.47μmol/L。此外,以二价铁为氧化剂受体,以二价铁的氧化效率为表征参数,对自吸式搅拌桨实际应用效果进行了系统研究,研究结果表明,在氧化二价铁的过程中,当pH为5.0时,自吸桨氧化优于曝气氧化效果;在pH=4.0、常温条件下,相较于普通搅拌桨,自吸式搅拌桨对应体系的氧化效率达到30%,是常规搅拌桨的10倍;当转速大于300r/min时,转速增加对氧化平衡终点影响较小,对氧化速率影响较大,即转速为400r/min的氧化效率比300r/min的氧化效率高30%。     

钒铬还原渣酸浸液中钒铬初步分离工艺

钒铬还原渣是钠化提钒过程的典型危险固体废弃物,其资源化利用需求迫切。中国科学院过程工程研究所提出钒铬还原渣硫酸酸解-钒铬初步分离-铬/钒/铁络合深度分离技术路线,并在攀钢集团建成万吨级示范工程。本文重点考察钒铬还原渣酸解液中钒铬初步分离原理及工艺,研究了H₂O₂和Na₂S₂O₈两种氧化剂对沉钒效果的影响,并通过实验确定了最佳工艺条件。结果表明：以H₂O₂为氧化剂时,H₂O₂与钒摩尔比为0.75、氧化温度为60℃、初始溶液pH为2.0、氧化时间为60min、水解温度为95℃、水解时间为2.5h的条件下可得到84.2%的沉钒率;以Na₂S₂O₈为氧化剂时,Na₂S₂O₈与钒摩尔比为0.65、氧化温度为90℃、氧化时间为45min、沉钒初始溶液pH为2.5、沉钒温度为90℃、沉钒时间为2.5h的条件下可获得93.1%的沉钒率。过硫酸钠氧化过程温和,沉钒率高,铬损失小,更适合工业推广应用。采用SEM获得了沉淀产物的微观形貌,煅烧后得到V₂O₅产品,采用XRF获得了产品组成,通过X射线衍射确定得到的V₂O₅产品为正交晶型。     

磷硅渣提钒及制备磷酸铝工艺

磷硅渣作为高磷含钒原料提钒过程中钙化脱磷和铝盐脱硅的固体废弃物,其中含有较多的重金属,如不进行合理处置,不仅造成资源浪费,也会对环境产生较大的威胁,而目前有关该种渣的研究鲜有报道。本文采用多种检测技术分析了磷硅渣中主要成分含量,并开发了一种合理化利用途径--以磷硅渣为原料制备磷酸铝。考察了pH、温度和时间等条件对氧化钙中和脱硫和磷酸铝制备过程的影响。氧化钙中和脱硫过程中,控制终点pH=0.5可以有效消除有价元素P、Al、V的损失,且常温即能达到反应要求;P、Al、V分离过程中,控制终点pH=8.0可以有效消除磷酸铝对V的吸附作用,提高分离效率;净化除杂过程的最优条件为：反应终点pH=12,反应时间2h,反应温度80℃;磷酸铝产品制备过程中,控制终点pH=8.0,磷铝比为最佳,130℃高温转型处理能够使磷酸铝浆料的过滤性能提升30倍。     

高碳铬铁盐酸浸出过程工艺及动力学

传统铬盐行业生产过程中铬的价态需经过三价到六价再到三价的转化。六价铬的高毒性导致铬成为国家重点防控的重金属。铬盐行业的可持续发展亟需开发避免六价铬产生的新技术，含铬原料的酸浸为可行的途径。本文提出以高碳铬铁合金为原料，盐酸为浸出剂的酸性浸出制备三价铬盐新工艺。浸出后的氯化铬和氯化亚铁可制备出三价铬盐产品，其可作为铁铬液流电池的电解液。本文在对高碳铬铁元素含量、物相组成及形貌等分析的基础上，系统研究了反应温度、盐酸浓度、搅拌速率和反应时间对铬和铁浸出率的影响规律。结果表明，在反应温度100℃、盐酸浓度9mol/L、搅拌速率250r/min、反应时间6h的条件下，铬浸出率为92%，铁浸出率为95%。进一步研究了高碳铬铁在盐酸中浸出的动力学。高碳铬铁的浸出过程符合未反应收缩核模型，铬浸出过程受化学反应控制，表观活化能E_a=65.95kJ/mol；铁浸出过程受化学反应控制，表观活化能E_a=63.85kJ/mol。