【摘要】：鋼鐵在生產(chǎn)和使用的過程中,表面會因腐蝕而產(chǎn)生一層氧化皮。為提高鋼鐵質(zhì)量、維持鋼鐵外觀良好和延長使用壽命,需對其表面進(jìn)行一定處理。常采用酸洗的方法將其去除,但會產(chǎn)生酸洗廢酸水,這些酸洗廢酸水沒有經(jīng)過相關(guān)的處理而直接排放,不但對環(huán)境產(chǎn)生相當(dāng)大的危害,還會使廢水中金屬和酸的損失。因此,回收酸洗廢酸水能夠給企業(yè)帶來經(jīng)濟(jì)利益,還能保護(hù)環(huán)境。酸洗廢酸水呈酸性,此中含有較多的鐵離子,若能將金屬鐵和酸分離,實現(xiàn)金屬離子和酸的回收再利用,是一項具有較高工業(yè)應(yīng)用價值的課題。本文針對鋼鐵酸洗廢酸水,采用離子交換樹脂法對酸洗廢酸水進(jìn)行鐵離子的脫除并回收利用。由廢酸在D001、201×7型兩種樹脂床層中不同時刻廢酸中鐵離子濃度的比較,選擇了D001樹脂作為本課題研究的樹脂;通過靜態(tài)吸附,對D001樹脂吸附酸洗廢酸水中鐵離子的工藝條件進(jìn)行研究,并對其吸附熱力學(xué)和動力學(xué)進(jìn)行分析;通過小試動態(tài)吸附,研究其動態(tài)吸附工藝條件;通過對樹脂靜態(tài)和動態(tài)脫附—再生的研究,對脫附過程的動力學(xué)和再生工藝條件進(jìn)行分析,再通過用除鐵后的廢酸,加入新鮮酸配制成新的清洗酸對鋼鐵表面進(jìn)行處理實驗,實現(xiàn)廢酸的回收利用。研究發(fā)現(xiàn):1.靜態(tài)吸附實驗表明:選用D001強酸性陽離子交換樹脂作為工作樹脂,吸附在60min后樹脂達(dá)到飽和;溫度對樹脂的吸附效果變化不大,室溫作為工作條件;待吸附溶液中鐵離子的初始含量不宜太高。2.對吸附機(jī)理的研究表明:Langmuir吸附等溫方程能較好的反映D001樹脂對鐵離子的吸附過程;△H0說明升溫有利于吸附;△G0說明反應(yīng)能自發(fā)的進(jìn)行;準(zhǔn)二級動力學(xué)方程能較好的擬合該吸附過程,顆粒內(nèi)擴(kuò)散為主要的控速步驟,吸附的表觀活化能Ea=6.045kJ/mol。3.動態(tài)吸附實驗表明:小試動態(tài)吸附的高徑比為20:1,流速在1.5~2BV/h之間,初始廢酸稀釋2倍后再進(jìn)行吸附的效果較好,即酸的初始濃度大約為20mg/mL;在下一次吸附過程之前,用2BV的水量進(jìn)行沖洗即可,并不需樹脂完全洗至中性。4.再生實驗表明:在靜態(tài)實驗中,選擇室溫進(jìn)行再生,鹽酸作為再生劑,濃度在10%~15%之間,用量選擇在3~4BV之間,再生時間為60min左右,在室溫條件下,再生脫附速率常數(shù)b為0.1012 min~(-1),表觀活化能Ea=7.826kJ/mol;在動態(tài)試驗中,選取3BV的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%左右的鹽酸,常溫工作2小時;由此條件再生—洗脫后,樹脂吸附能力及再生度穩(wěn)定。5.在酸洗廢酸水經(jīng)處理后的再利用實驗表明:收集鐵離子濃度在10mg/mL以下的流出液,補充新的濃硫酸、鹽酸和磷酸,配制成符合要求的清洗酸,用來清洗生銹鐵片的效果較好。
【學(xué)位授予單位】：武漢工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：X757;TQ028.33
【圖文】：

圖 3-1 實驗裝置圖Fig.3-1 The experiment device知，對酸性含鐵廢酸水具有良好的1 陽離子交換樹脂及 201×7 強堿性表 3.3 實驗用樹脂Table 3.3 The experiment resins樹脂型號 生D001 型樹脂 南開大201×7 型樹脂 科密歐化莊某公司的鋼鐵酸洗廢酸水，主要

被吸附溶液逐漸向吸附床層內(nèi)部運動，溶液的濃度隨時間的變化而變化。穿透曲線就是換柱出口溶液濃度變化的曲線，即在離子交換過處流出液體積與流出液中離子濃度的關(guān)系。通常初始濃度 C0的 0.05 時，即達(dá)到了穿透點，當(dāng) Ct/C0=。如圖 5-1 所示。5-1 可知，樹脂的穿透是從上至下進(jìn)行飽和吸附的，移至下段部分飽和。圖中，Ⅰ段吸附飽和，Ⅱ段未進(jìn)行吸附，隨著吸附的進(jìn)行，飽和段Ⅰ也隨之層全為飽和段Ⅰ，即樹脂完全吸附飽和。在 C 時附的Ⅲ段，流出液 c 點開始有濃度的增加，隨著吸漸增加，在 E 中，樹脂已完全吸附飽和，c 點的濃此點稱為貫穿點，e 點為飽和點。

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本文編號：2719526