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&&&酸洗污泥制备铁氧体吸附Pb2+废水研究
酸洗污泥制备铁氧体吸附Pb2+废水研究
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value="本研究以酸洗污泥为原料合成复合铁氧体吸附处理含pb2+废水。首先，分析了酸洗污泥物理化学特性;研究结果表明:酸洗污泥pH为7.0～9.0左右，含水率为70％左右;酸洗污泥中主要金属元素为铁和钙，同时还有Mg、 Zn、Ni等重金属，具有一定综合利用价值。　　其次，利用酸洗污泥补充铁源水热合成复合铁氧体。研究结果表明:污泥中的Mg、Zn、Ni、Cr等重金属能够被固化稳定在铁氧体晶格之中，X射线衍射峰分析表明得到的铁氧体主相为镁镍铁氧体。以氨水为沉淀剂有利于铁氧体化的进行，pH值在8～11范围内不会影响铁氧体的水热合成;外加铁源氯化铁和酸洗污泥为1∶1时能够合成出衍射峰尖锐的复合铁氧体;延长时间和提高反应温度有利于水热铁氧体化的进行。初步探索水热合成条件为:以氨水为沉淀剂、调节pH为9、酸洗污泥和氯化铁1∶1、温度为200℃，反应8h，得到了衍射峰尖锐、高磁化度、品格稳定、结构致密的尖晶石型镁镍铁氧体。通过XRD、VSM、FE-SEM、FTIR、TCLP对镁镍铁氧体测试分析得到:镁镍铁氧体比饱和磁化度为:116.83emu·g-1;分散性较好、粒度分布较均匀，粒径90％以上都是在20～60nm之间;满足浸出毒性标准(TC LP)。　　最后，研究了镁镍铁氧体对pb2+的吸附去除。以镁镍铁氧体为吸附剂，通过吸附动力学实验、等温吸附实验研究了镁镍铁氧体对pb2+的吸附过程。实验结果表明:镁镍铁氧体对pb2+的吸附性能随pH和温度增大而增大;吸附平衡时间为180min，因投加量的增加而减少，温度增加使得平衡时间稍有增加;镁镍铁氧体吸附pb2+后用硝酸解析后重复利用，五次循环后最大吸附容量只下降了10％;动力学研究表明该吸附过程符合准二级动力学模型;等温吸附研究表明吸附等温线符合Langmuir模型和Dubinin—Radushkevich模型，实验结果表明:镁镍铁氧体对pb2+的吸附同时存在物理吸附和化学吸附;热力学研究表明镁镍铁氧体对pb2+是熵变增大，可以自发进行的的吸热反应。　　研究结果表明:酸洗污泥水热法合成的复合铁氧体可以作为一种快速、方便、高效、可循环使用的吸附剂去除废水中pb2+。研究结果不仅为酸洗污泥的减量化、稳定化、资源化提供了新途径，而且为处理pb2+废水提供了一条新的途径，属于以废治废，具有广阔的应用前景和较好的环境效益。"/>
本研究以酸洗污泥为原料合成复合铁氧体吸附处理含pb2+废水。首先，分析了酸洗污泥物理化学特性;研究结果表明:酸洗污泥pH为7.0～9.0左右，含水率为70％左右;酸洗污泥中主要金属元素为铁和钙，同时还有Mg、 Zn、Ni等重金属，具有一定综合利用价值。　　其次，利用酸洗污泥补充铁源水热合成复合铁氧体。研究结果表明:污泥中的Mg、Zn、Ni、Cr等重金属能够被固化稳定在铁氧体晶格之中，X射线衍射峰分析表明得到的铁氧体主相为镁镍铁氧体。以氨水为沉淀剂有利于铁氧体化的进行，pH值在8～11范围内不会影响铁氧体的水热合成;外加铁源氯化铁和酸洗污泥为1∶1时能够合成出衍射峰尖锐的复合铁氧体;延长时间和提高反应温度有利于水热铁氧体化的进行。初步探索水热合成条件为:以氨水为沉淀剂、调节pH为9、酸洗污泥和氯化铁1∶1、温度为200℃，反应8h，得到了衍射峰尖锐、高磁化度、品格稳定、结构致密的尖晶石型镁镍铁氧体。通过XRD、VSM、FE-SEM、FTIR、TCLP对镁镍铁氧体测试分析得到:镁镍铁氧体比饱和磁化度为:116.83emu·g-1;分散性较好、粒度分布较均匀，粒径90％以上都是在20～60nm之间;满足浸出毒性标准(TC LP)。　　最后，研究了镁镍铁氧体对pb2+的吸附去除。以镁镍铁氧体为吸附剂，通过吸附动力学实验、等温吸附实验研究了镁镍铁氧体对pb2+的吸附过程。实验结果表明:镁镍铁氧体对pb2+的吸附性能随pH和温度增大而增大;吸附平衡时间为180min，因投加量的增加而减少，温度增加使得平衡时间稍有增加;镁镍铁氧体吸附pb2+后用硝酸解析后重复利用，五次循环后最大吸附容量只下降了10％;动力学研究表明该吸附过程符合准二级动力学模型;等温吸附研究表明吸附等温线符合Langmuir模型和Dubinin—Radushkevich模型，实验结果表明:镁镍铁氧体对pb2+的吸附同时存在物理吸附和化学吸附;热力学研究表明镁镍铁氧体对pb2+是熵变增大，可以自发进行的的吸热反应。　　研究结果表明:酸洗污泥水热法合成的复合铁氧体可以作为一种快速、方便、高效、可循环使用的吸附剂去除废水中pb2+。研究结果不仅为酸洗污泥的减量化、稳定化、资源化提供了新途径，而且为处理pb2+废水提供了一条新的途径，属于以废治废，具有广阔的应用前景和较好的环境效益。
摘要： 本研究以酸洗污泥为原料合成复合铁氧体吸附处理含pb2+废水。首先，分析了酸洗污泥物理化学特性;研究结果表明:酸洗污泥pH为7.0～9.0左右，含水率为70％左右;酸洗污泥中主要金属元素为铁和钙，同时还有Mg、 Zn、Ni等重金属，具有一定综合利用价值。　　其次，利用酸洗污泥补充铁源水热合成复合铁氧体。研究结果表明:污泥中的Mg、Zn、Ni、Cr等重金...&&
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铬的化合物有毒，由于+6价Cr的强氧化性，其毒性是+3价Cr毒性的100倍。因此，必须对含铬的废水进行处理。目前研究和采用的处理方法主要有：方法一、还原法：（Ⅰ）在酸性介质中用FeSO4、NaHSO3等将+6价Cr还原成+3价Cr。具体流程如下：请回答下列问题：（1）上述流程①发生反应的离子方程式是&。&&&&（2）若在① 使FeSO4适当过量、空气适量，可产生具有磁性、组成类似于铁氧体（Fe3O4或FeO·Fe2O3）的复合氧化物（·yO）(注：X可以是分数)，变废为宝。则控制空气适量的目的是　&，使铁氧体分离出来较简便的方法是　&。假设处理含1 mol Cr2O72－的废水至少需要加入10mol FeSO4·7H2O则复合氧化物（·yO）化学式是　&。（Ⅱ）研究发现，用铁粉作还原剂不仅可以除去Cr6+，还能除去废水中的少量Mn2+，现研究铁屑用量和pH值对废水中铬、锰去除率的影响，（3）取100mL废水于250 mL三角瓶中，调节pH值到规定值，分别加入不同量的废铁屑．得到铁屑用量对铬和锰去除率的影响如下图1所示。则在pH一定时，废水中铁屑用量为　&时锰、铬去除率最好（4）取100mL废水于250 mL三角瓶中，加入规定量的铁粉，调成不同的pH值。得到pH值对铬和锰去除率的影响如下图2所示。则在铁屑用量一定时，废水pH=　&时锰、铬去除率最好方法二、电解法：将含+6价Cr的废水放入电解槽内，用铁作阳极，加入适量的氯化钠进行电【解析】阳极区生成的Fe2+和Cr2O72-发生反应，生成的Fe3+和Cr3十在阴极区与OH一结合生成Fe（OH）3和Cr（OH）3沉淀除去。（5）写出此阴极反应的电极方程式　&。（6）现用上法处理1×104L含铬（+6价）78 mg / L的废水，电解时阳极物质消耗的质量至少为　&kg。&
本题难度：较难
题型：解答题&|&来源：2011-江苏省高三12月阶段性测试化学试卷
分析与解答
习题“铬的化合物有毒，由于+6价Cr的强氧化性，其毒性是+3价Cr毒性的100倍。因此，必须对含铬的废水进行处理。目前研究和采用的处理方法主要有：方法一、还原法：（Ⅰ）在酸性介质中用FeSO4、NaHSO3等将+6价...”的分析与解答如下所示：
（1）Cr2O72－有较强氧化性，FeSO4中Fe2+有一定的还原性，在酸性介质中发生氧化还原反应，由实验流程可知，第①步反应中Cr2O72－在酸性条件下将Fe2+氧化为Fe3+，自身被还原为Cr3+，根据守恒元素守恒及所处环境可知，还应有水生成，反应离子方程式为Cr2O72－+14H++6Fe2+=2Cr3++6Fe3++7H2O。（2）空气中含有氧气，如果空气过量，则Fe2+被氧气过度氧化，使溶液中Fe2＋和Fe3＋的比例不恰当。由于铁氧体具有磁性，所以使铁氧体分离出来较简便的方法是用磁铁吸引。根据反应的离子方程式可知，1mol Cr2O72－能氧化6mol亚铁离子，同时生成2mol Cr3十，而剩余亚铁离子的物质的量是4mol，所以根据原子守恒和化合价代数和为0可知，、3x＋6－3x＋2y＝8，解得x＝0.5、y＝1，所以复合氧化物的化学式是Cr0.5Fe1.5O3·FeO。（3）根据图1知，当铁用量逐渐增大时，离子的去除率先增大后减小，当废水中铁屑用量为15%时锰、铬去除率最好。（4）根据图2知，当溶液的pH值逐渐增大时，锰离子的去除率先减小后增大，铬的去除率先增大后减小，当pH=4时锰、铬去除率最好。（5）电解池中阴极得到电子，则阴极是水电离出的氢离子得到电子，所以阴极反应的电极方程式2H2O＋2e－＝H2↑＋2OH－。（6）1×104L含铬（+6价）78 mg / L的废水中铬元素的质量是78 mg / L×1mg＝780g，物质的量是780g÷52g/mol＝15mol。在反应中得到15mo×3＝45mol电子，因此根据电子的得失守恒可知，参加反应的亚铁离子是45mol，所以阳极消耗铁的质量至少是45mol×56g/mol＝2520g＝2.52kg。分析：
考点1：离子反应
考点2：氧化还原反应
考点3：电化学基础
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铬的化合物有毒，由于+6价Cr的强氧化性，其毒性是+3价Cr毒性的100倍。因此，必须对含铬的废水进行处理。目前研究和采用的处理方法主要有：方法一、还原法：（Ⅰ）在酸性介质中用FeSO4、NaHSO3...
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经过分析，习题“铬的化合物有毒，由于+6价Cr的强氧化性，其毒性是+3价Cr毒性的100倍。因此，必须对含铬的废水进行处理。目前研究和采用的处理方法主要有：方法一、还原法：（Ⅰ）在酸性介质中用FeSO4、NaHSO3等将+6价...”主要考察你对“第4章 电化学基础”
等考点的理解。
因为篇幅有限，只列出部分考点，详细请访问。
第4章 电化学基础
与“铬的化合物有毒，由于+6价Cr的强氧化性，其毒性是+3价Cr毒性的100倍。因此，必须对含铬的废水进行处理。目前研究和采用的处理方法主要有：方法一、还原法：（Ⅰ）在酸性介质中用FeSO4、NaHSO3等将+6价...”相似的题目：
（8分）已知H2（g）、CO（g）和CH3OH（l）的燃烧热△H分别为-285.8kJ·mol-1、-283.0kJ·mol-1和-726.5kJ·mol-1。请回答下列问题：（1）用太阳能分解5mol液态水消耗的能量是&&&&kJ；（2）液态甲醇不完全燃烧生成一氧化碳气体和液态水的热化学方程式为&&&&；（3）在以甲醇为燃料的燃料电池中，电解质溶液为酸性，则正极的电极反应式为&&&&；理想状态下，该燃料电池消耗2mol甲醇所能产生的最大电能为1162.4kJ,则该燃料电池的理论效率为&&&&。（燃料电池的理论效率是指电池所产生的最大电能与燃料电池反应所能释放的全部能量之比）
燃料电池是利用燃料（如CO、H2、CH4等）与氧气反应，将反应产生的化学能转变为电能的装置，通常用氢氧化钾作为电解质溶液。（1）完成下列关于甲烷（CH4）燃料电池的填空：①甲烷与氧气反应的化学方程式为：&&&&②已知燃料电池的总反应式为CH4+2O2+2KOH==K2CO3+3H2O，电池中有一极的电极反应为CH4+10OH--8e-=&=& CO32-+7H2O，这个电极是燃料电池的&&&&（填“正极”或“负极”），另一个电极上的电极反应式为：&&&&③随着电池不断放电，电解质溶液的碱性&&&&（填“增大”、“减小”或“不变”）④通常情况下，甲烷燃料电池的能量利用率&&&&（填“大于”、“小于”或“等于”）甲烷燃烧的能量利用率。（2）据报道，最近摩托罗拉（MOTOROLA）公司研发了一种由甲醇和氧气以及强碱做电解质溶液的新型手机电池，电量是现用镍氢电池和锂电池的10倍，可连续使用1个月充电一次。假定放电过程中，甲醇完全氧化产生的CO2被充分吸收生成CO32－。①该电池反应的总离子方程式为&&&&②甲醇在&&&&极发生反应（填正或负），电池在放电过程中溶液的pH将&&&&（填降低或上升、不变）。&&&&
电池是人类生产和生活中的重要能量来源，各式各样电池的发展是化学对人类的一项重大贡献。下列有关电池的叙述正确的是原电池反应均是自发的氧化还原反应氢氧燃料电池工作时氢气在正极被氧化氢氧燃料电池是将热能转变为电能的装置铅蓄电池在放电过程中，负极质量减小，正极质量增加
“铬的化合物有毒，由于+6价Cr的强氧化性...”的最新评论
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高考化学工艺流程题解题库.doc 27页
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高考化学工艺流程题解题库
预处理的各种方法
1、粉碎或研磨：增大固液（或固气或固固）接触面积，加快反应（溶解）速率，增大原料的转化率（或浸取率）。
2、煅烧或灼烧：不易转化的物质转为容易提取的物质；其他矿转化为氧化物；除去有机物；除 去热不稳定的杂质
3、酸浸：溶解、去氧化物（膜）、调节pH促进水解（沉淀）
4、碱溶：去油污，去铝片氧化膜，溶解铝、二氧化硅，调节pH促进水解（沉淀）
例题1．（2010年 广东高考 32）
步骤I前，-锂辉石要粉碎成细颗粒的目的是
2、（09年 广东高考 32）（12分）（1）“浸出”步骤中，为提高镁的浸出率，可采取的措施有
（要求写出两条）
3.聚合氯化铝是一种新型、高效絮凝剂和净水剂，其单体是液态的碱式氯化铝[Al2(OH)nCl6－n]。
本实验采用铝盐溶液水解絮凝法制备碱式氯化铝。其制备原料为分布广、价格廉的高岭土，化学组成为：Al2O3（25%～34%）、SiO2（40%～50%）、Fe2O3（0.5%～3.0%）以及少量杂质和水分。已知氧化铝有多种不同的结构，化学性质也有差异，且一定条件下可相互转化；高岭土中的氧化铝难溶于酸。制备碱式氯化铝的实验流程如下：
根据流程图回答下列问题：
⑴“煅烧”的目的是_________________________________________________________。
4、在已知提取氯化钠、溴、镁等化学物质的富碘卤水中，采用下面的工艺流程生产单质碘：
（2）第④步操作中用稀H2SO4浸洗的目的是
（填写字母编号）
a.除去未反应的NO3－
b.除去未反应的I－
c.除去未反应的Fe
d.除去碱性物质
5、从含镍废催化剂中可回收镍，其流程如下：
某油脂化工厂的含镍催化剂主要含有Ni，还含有Al（31%）、Fe（1.3%）的单质及氧化物，其他不溶杂质(3.3%)。
⑴“碱浸”的目的是除去_______________________________。
⑵“酸浸”时所加入的酸是_______________（填化学式）。
6、硅酸钠被国家列为“我国优先发展的精细化学品”和“今后我国无机化工产品发展重点”之一。下图是用海边的石英砂（含氯化钠、氧化铁等杂质）制备硅酸钠的工艺流程示意简图：在以上流程中，要将洗净的石英砂研磨成粉末，目的是
A．增加反应物的浓度，增大化学反应速率，提高生产效率。
B．作为催化剂载体，增加反应物与催化剂接触面积，增加反应速率，提高生产效率。
C．增加反应物之间的接触面积，增大反应速率，提高生产效率。
D．增加正反应速率，减小逆反应速率，使平衡向正反应方向移动，降低生产成本。
7． MgSO4·7H2O可用于造纸、纺织、陶瓷、油漆工业，也可在医疗上用作泻盐。某工业废渣主要成分是MgCO3，另外还有CaCO3、SiO2等杂质。从此废渣中回收MgSO4·7H2O的工艺如下：
（1）“浸出”步骤中，为提高镁的浸出率，可采取的措施有
（要求写出任意一条）。
循环利用的物质和可回收的物质：
1、同学理解物质循环利用目的：节能减排，“绿色化学”，降低成本等生产问题，提炼出：
一定不会用于循环的物质：目标产物，杂质
可以用于循环的物质：辅助试剂、母液
2、可回收的物质：副产品（非目标产品）
例题1、（2013 广州一模）（16分）某科研小组以难溶性钾长石（K2O?Al2O3?6SiO2）为原料，提取Al2O3、K2CO3等物质，工艺流程如下：
(4) 上述工艺中可以循环利用的主要物质是
2、（2010年 广东高考 32）碳酸锂广泛应用于陶瓷和医药等领域。以-锂辉石（主要成分为Li2O·Al2O3·4SiO2）为原料制备Li2CO3的工艺流程如下：
已知：Fe3＋、Al3＋、Fe2＋和Mg2＋以氢氧化物形式完全沉淀时，溶液的pH分别为3.2、5.2、9.7和12.4；Li2SO4、LiOH和Li2CO3在303 K下溶解度分别为34.2 g、12.7 g和1.3 g。
（5）从母液中可回收的主要物质是
3、（09年 广东高考 32）（12分）
某工厂生产硼砂过程中产生的固体废料，主要含有MgCO3、MgSiO3、 CaMg(CO3)2、Al2O3和F
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