微波促进一锅法自酸洗废液制备纳米Fe3O4的工艺研究及吸附应用

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1、分类号：密级：UDC：编号：河北工业大学硕士学位论文微波促进一锅法自酸洗废液制备纳米Fe3O4的工艺研究及吸附应用论文作者：谢端端学生类别：全日制专业学位类别：工程硕士学科专业：化学工程指导教师：张惠欣金秀红职称：高级工程师2017年5月DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofChemicalEngineeringRESEARCHONSYNTHESISOFNANO-Fe3O4BYONE-POTMETHODASSISTEDWITHMICROWAVEFROMPICKLINGWASTELIQUIDA

2、NDITSADSORPTIONAPPLICATIONbyXieDuanduanSupervisor:SeniorEngineer.ZhangHuixinMay2017摘要钢铁盐酸酸洗废液是一种高酸性、高含铁量且含有少量重金属离子的危险工业废弃物。若直接排放，不仅会造成水污染、土壤钙化等问题，还会造成铁资源的浪费。微波法具有高效、耗时短、工艺及操作简单和安全可靠等优点，为此，本课题利用工业废弃物电石渣处理钢铁盐酸酸洗废液，采用微波促进一锅法成功制备了纳米四氧化三铁，实现了以废治废及碱和铁资源的回收。制备的四氧化三铁可以用做高炉炼铁的原料，也可以作为吸附剂去除有害物质。具体研究内容如下：1．设计

3、微波促进一锅法新工艺处理酸洗废液，并利用单因素实验和正交实验等方法对其进行了工艺条件的探索和优化，并使用消石灰为中和剂和沉淀剂成功制备了纳米四氧化三铁，产品的铁含量可达64.4%。此工艺简化了氧化共沉淀工艺，将反应时间缩短至30min，工艺流程短而有效。对制备的产物进行XRD等分析可知，与传统氧化共沉淀工艺产品相比此工艺所得产品铁含量更高，晶体发育更好。2以电石渣替代消石灰为中和剂与沉淀剂，采用微波促进一锅法处理酸洗废液，在电石渣悬浊液浓度为10wt%，微波脉冲辐射功率为255W条件下成功制备了纳米四氧化三铁，其铁含量为58%。晶粒尺寸为35nm，属于纳米级的磁性介孔材料。对此工艺的物料衡算

4、和技术经济分析显示，此工艺经济效益是比较显著的。3以上述纳米四氧化三铁为吸附剂，进行了水中甲基橙的吸附研究，在以下吸附条件下获得了96.3%的去除率：吸附剂量15g/L，吸附时间100min，吸附最佳pH为3.0，甲基橙初始浓度100mg/L。该吸附动力学过程符合二级动力学模型，吸附等温线与Freundlich模型相符。关键词：酸洗废液；电石渣；四氧化三铁；微波；一锅法IAbstractAsakindofhazardousindustrialwasteliquid,steelpicklingwasteliquorcontainsalargeamountofacid,ironandalittl

5、eheavymetalion,whichwillresultinwaterpollution,soilcalcification,wastingofironresourcebybeingdirectlydischarged.Thetechniqueofmicrowavehastheadvantageofeffective,requireslesstime,convenientmanipulationandsafety,thusitwasusedinthisstudytotreatthesteelpicklingwasteliquor.Inthisstudy,carbideslagwasuse

6、dtotreatthesteelpicklingwasteliquor,andnano-Fe3O4wasproducedbymicrowavetopromoteone-potmethod.Thedetailsofexplorationareasfollows:Firstly,Designmicrowavetopromoteone-potmethodtoprocessingthesteelpicklingwasteliquor.Theproductionconditionswereexploredandoptimizedbysinglefactorexperimentandorthogonal

7、experiment,hydratedlimeasneutralizerandprecipitator,andproducedFe3O4atthesametime.Theironcontentoftheproductwas64.4%.Thenewtechniquesimplifiestheprocessofoxideco-precipitation,reducesthereactiontimeto30min,