碳化法生产重铬酸钠中的硅铝脱除及动力学研究

论文摘要

重铬酸钠是一种可用于冶金、材料、电镀、制革、印染、颜料、木材防腐、催化剂、氧化剂、阻燃剂、火柴及金属缓蚀剂等方面的重要化工原料。由于传统的硫酸酸化法将产生严重的污染问题,加压碳化法能达到清洁生产的要求,因此模拟研究和改进碳化工艺对实际生产具有一定的指导意义。在铬酸钠溶液添加微量杂质铝硅,配制硅含量大约50ppm,铝含量大约100ppm的溶液：微量硅脱除不需要添加氧化钙,铝硅比为6,在60℃条件下反应40min,即可将硅几乎完全脱除；高压釜中铬酸钠溶液含杂质铝浓度为189.65mg/L,二氧化碳压强0.4MPa,20min内可完全脱除杂质铝。单因素法验证碳化反应的工艺条件,改进碳化工艺后可使一次碳化率达到70%以上；二次碳化率达到95%以上。由Arrhenius定理可以看出,该反应近似为一级反应,反应速率公式为r=kc；反应物质活化能Ea为46.38kJ/mol.通过分析在333.15K条件下的反应机理,可得到反应速率方程式表示为：当d<1.00mol/L,反应速率方程式为：r1=10-2.84-0.0375d,反应速率在碳酸氢钠开始沉淀前随着反应的进行逐渐减小；当d>1.00mol/L,可表示为r2=10-2.945+0.067d,反应速率在碳酸氢钠开始沉淀后随着反应的进行逐渐变大,从理论上解释碳化反应的各种现象。通过除杂和二次碳化处理后的滤液能够达到产品要求。除杂和碳化工艺过程中没有添加剂,溶液中硫酸根离子大大降低,几乎能全部脱除产品中铝硅杂质,副产物能够全部回收利用,并且对设备没有腐蚀,是理想的清洁方法。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 重铬酸钠生产方法简介
• 1.2.1 硫酸法
• 1.2.2 硫酸氢钠法
• 1.2.3 碳化法
• 1.2.4 碳铵法
• 1.2.5 氢氟酸法
• 1.2.6 其它方法
• 1.3 铬盐其它新技术简介
• 1.3.1 铬酐生产技术
• 1.3.2 氧化铬生产技术
• 1.3.3 铬盐新产品、新品种、新型号
• 1.3.4 生物治理含铬废物
• 1.4 一级二级碳化和动力学模拟简介
• 1.5 脱除铬酸钠中铝硅方法简介
• 1.6 本文主要研究内容
• 第二章 铬酸钠中杂质铝硅脱除的研究
• 2.1 铬酸钠中铝硅脱除率影响因素的分析
• 2.2 脱硅工艺
• 2.2.1 原料与试剂
• 2.2.2 实验装置
• 2.2.3 实验原理
• 2.2.4 实验方法
• 2.2.5 分析测试方法
• 2.2.6 实验结果与讨论
• 2.3 脱铝工艺
• 2.3.1 原料与试剂
• 2.3.2 实验装置
• 2.3.3 实验原理
• 2.3.4 实验方法
• 2.3.5 分析测试方法
• 2.3.6 实验结果与讨论
• 2.3.7 不同温度下碳化率与pH值关系图
• 2.4 本章小结
• 第三章 铬酸钠生产重铬酸钠的碳化工艺研究
• 3.1 一次碳化
• 3.1.1 实验原理
• 3.1.2 实验原料、仪器及工艺流程
• 3.1.3 结果与讨论
• 3.2 二次碳化
• 3.2.1 一次碳化率与二次碳化率关系
• 3.2.2 料液浓度与二次碳化率的关系
• 3.2.3 反应时间与二次碳化率的关系
• 3.2.4 降温时间与碳化率关系
• 3.2.5 恒温时间与二次碳化率关系
• 3.2.6 一次碳化率与滤液体积关系
• 3.2.7 料液浓度-滤液体积关系图
• 3.3 本章小结
• 第四章 铬酸钠碳化法生产重铬酸钠的动力学模拟
• 4.1 实验部分
• 4.1.1 实验仪器
• 4.1.2 实验药品
• 4.1.3 实验方法和步骤
• 4.2 实验结果与讨论
• 4.2.1 反应阶段图形分析
• 4.2.2 热力学分析
• 4.3 动力学模拟
• 4.4 本章小结
• 第五章 结论和展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 究成果及发表的学术论文
• 导师与作者简介