有机硅烷对黄铁矿化学氧化的抑制性能及机理研究

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1、学校代码10530学号201230151518分类号X703密级硕士学位论文有机硅烷对黄铁矿化学氧化的抑制性能及机理研究学位申请人欧阳瑜婷指导教师刘云副教授学院名称化工学院学科专业环境科学与工程研究方向水污染控制新技术二零一五年四月十日StudyonpyritechemicaloxidationinhibitionperformancebyorganosilaneandthepassivationmechanismCandidateYutingOuyangSupervisorAssociateprofessorYunLiuCollege

2、CollegeofChemicalEngineeringProgramEnvironmentalScienceandEngineeringSpecializationNewTechnologyofWastewaterTreatmentDegreeMasterofEngineeringUniversityXiangtanUniversityDateApril10th,2015湘潭大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所。取得的研究成果除了文中特别加Ｗ标注引用的内容外，本论文不包含任

3、何其他个人或集体己经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：反文目今去ｆ日期；公：［年各月／￡）日Ｉ＾学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湘潭大学可将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可１＾＾采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学

4、校规定处理。技説作者签名；及吟日期：年６月作日导师签名：曰期：八＾／月抑曰＾摘要黄铁矿是最为常见的金属硫化物矿物，广泛存在于各种尾矿、废石堆和有价值的原矿中。在自然环境中，黄铁矿容易发生氧化反应导致酸性矿山废水（AMD）污染，进而威胁人类的健康安全。为了从源头上控制AMD的产生，本论文采用电化学技术和传统的化学浸取法相结合，筛选出合适的有机硅烷钝化剂，并探讨有机硅烷钝化黄铁矿的效果和机理，得到有价值的结果主要有：实验选用的三种有机硅烷钝化剂：氨丙基三甲氧基硅烷（APS）、乙烯基三甲氧基硅烷（VTMS）和巯丙基三甲氧基硅烷

5、（PropS-SH）均能在一定程度上抑制黄铁矿电极的阳极反应。循环伏安（CV）、极化曲线（Tafel）和交流阻抗谱图（EIS）结果表明，经过有机硅烷钝化后的黄铁矿相对于黄铁矿原矿的表面电化学行为明显减弱，腐蚀电流密度减小，表面膜阻抗显著增大。说明所选择的三种有机硅烷均能够在黄铁矿表面进行包膜，从而有效的抑制黄铁矿的电化学行为。在化学浸取实验中，经APS、VTMS和PropS-SH钝化后的黄铁矿的总铁浸出抑制率分别为49.4%、71.4%和89.2%；硫酸根离子的浸出抑制率分别达到45.1%、69.1%和89.6%。电化学和化学浸取的实验

6、结果表明APS、VTMS和PropS-SH钝化剂既能在一定程度上抑制黄铁矿的电化学氧化，还能阻碍或减缓黄铁矿的化学氧化，且都证明了三种有机硅烷对黄铁矿的钝化强度为：PropS-SH>VTMS>APS。因此，通过电化学手段和化学浸取实验初步筛选出钝化效果最好的钝化剂为PropS-SH。为进一步确定PropS-SH处理黄铁矿的最佳钝化条件，本文研究包膜过程中不同因素对包膜后黄铁矿钝化效果的影响。结果表明，PropS-SH处理黄铁矿的最佳钝化条件为：硅烷浓度为10%；溶液pH为4.0；硅烷水解时间为4h；硅烷水解温度为40℃。在最佳的钝化条件

7、下，进行为期4个月的淋滤实验以评价钝化后黄铁矿的长期稳定性。实验结果显示，黄铁矿表面的PropS-SH钝化膜在一定时期内，有很好的抗氧化能力，能够阻隔黄铁矿与环境中的水、氧气及细菌的接触，减缓黄铁矿表面所发生的氧化反应，从而减少酸性废水的产生，有一定的实际应用价值。最后，本文采用粉末接触角法和自然吸水率法对PropS-SH钝化后的黄铁矿进行润湿性实验。结果表明：PropS-SH钝化后黄铁矿的接触角相对于黄铁矿原矿增大89.64°，表明其表面疏水性得到显著提高；自然吸水率实验表明PropS-SH钝化后黄铁矿的自然吸水率已不足0.01%。F

8、T-IR和XPS分析结果显示，PropS-SH在黄铁矿表面钝化的机制是已经水解好的有机硅烷与黄铁矿表面的羟基发生交联反应，在黄铁矿表面形成Fe-O-Si化学键，而溶液中硅烷分子相互发生缩聚反I应，生成以Si