废SCR催化剂中钒、钨的浸出与萃取分离研究

发布时间：2017-06-25 17:16

  本文关键词：废SCR催化剂中钒、钨的浸出与萃取分离研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：废烟气脱硝催化剂(钒钛系)作为危险废物,若处置不当不仅会造成资源浪费,还会对生态环境造成二次污染。废烟气脱硝催化剂(钒钛系)以再生为优先原则,而因破碎等原因而不能再生的废烟气脱硝催化剂,应尽可能回收其中的钒、钨、钛等金属。因此,如何经济高效地从废SCR催化剂中提取分离钒、钨和钛成为一个研究热点课题。目前废SCR催化剂存在钒、钨浸出率低和钒、钨分离难的问题,针对这一问题,本文主要研究超声波、微波强化浸出废SCR催化剂中的钒钨和萃取分离钒钨工艺,主要涉及从废SCR催化剂碳酸钠焙烧—超声强化浸出钒钨相平衡和动力学;传统酸浸法和微波酸浸法从废SCR催化剂中回收钒的浸出相平衡;以及钒钨萃取分离的萃取剂筛选与萃取机理研究。本项目研究具有极其重要的应用参考价值。以废SCR催化剂为研究对象,采用碳酸钠焙烧—水浸法从废SCR催化剂中回收钒和钨,研究了超声波对钒和钨浸出率的影响以及浸出动力学。研究发现:超声浸出提高了V和W的浸出率,超声浸出3 min时V和W的浸出率分别为77.48%、69.87%,比常规浸出提高了23.08%、2.59%;超声浸出的最佳工艺条件为:超声时间90 min、液固比12:1、超声功率500 W,最终V和W的浸出率可达到89.01%、96.05%;废SCR催化剂中V、W的超声水浸动力学符合Stumm方程,其中V的溶解反应属于一级反应,W的溶解反应属于二级反应。研究了酸浸法从废SCR催化剂中浸出钒的工艺条件和浸出动力学。研究发现:传统酸浸的最佳工艺条件为:硫酸浓度5 M、液固比10:1、添加2%助浸剂、浸出温度110℃、浸出时间5 h,钒的浸出率可达79.3%。废SCR催化剂中钒的酸浸动力学符合受界面传递和固膜扩散过程控制的缩核模型,表观活化能Ea=24.57 KJ/mol。研究了微波强化酸浸废SCR催化剂,主要考察微波强化浸出工艺因素对其钒浸出率的影响,研究发现:微波加热强化了钒的浸出,微波浸出30 min时,钒的浸出率为92.3%,比传统酸浸提高31.8%;微波功率越高,钒的浸出率越大,微波功率为300 W时,钒的浸出率为63.8%,微波功率600 W时,钒的浸出率为92.3%,提高了28.5%。研究了钒钨萃取分离的萃取剂筛选与萃取机理,主要涉及萃取剂选型,钒、钨的萃取分离工艺条件及萃取机理。研究表明:与单一萃取剂LIX 63、Alamine 336、P204、N263相比,萃取剂A/B对钒钨的萃取分离选择性最好;最佳萃取工艺条件为:萃原液初始pH为5.7、萃取剂体积比A:B=1:1、1.5 M NaOH溶液作为反萃剂;实验模拟三级逆流萃取,钒的萃取率为91.4%,钨的萃取率仅为5.9%,实现了钒、钨的有效分离;通过表征分析得出,萃取1 mol V3O93-,都有1 mol萃取剂A与1 mol萃取剂B参与,钒聚合阴离子分别与萃取剂A、萃取剂B发生反应,形成更大的有机分子从而被萃取。
【关键词】：SCR催化剂 超声 浸出 萃取 微波
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X705;O658.2
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第一章 绪论12-28
• 1.1 SCR催化剂概述12-13
• 1.2 废催化剂的处理技术13-14
• 1.2.1 固化/稳定化技术13
• 1.2.2 再利用13-14
• 1.2.3 回收利用14
• 1.3 废SCR催化剂的回收利用研究现状14-19
• 1.3.1 湿法浸出工艺14-15
• 1.3.2 干湿法浸出工艺15-16
• 1.3.3 钒、钨分离技术研究现状16-19
• 1.4 超声波技术的应用研究现状19-22
• 1.4.1 超声波的作用原理19-21
• 1.4.2 超声波在湿法冶金领域中的应用现状21-22
• 1.5 微波技术及其在湿法冶金领域中的应用现状22-24
• 1.5.1 微波加热原理及特点22-23
• 1.5.2 微波加热在湿法冶金中的应用23-24
• 1.6 协同萃取技术24-25
• 1.7 本文研究意义及主要研究内容25-28
• 1.7.1 本文的研究意义25-26
• 1.7.2 研究内容26
• 1.7.3 创新点26-28
• 第二章 超声强化从废SCR催化剂浸出V和W的研究28-38
• 2.1 实验部分28-31
• 2.1.1 实验原料28-29
• 2.1.2 实验试剂及仪器29-30
• 2.1.3 实验方法30-31
• 2.2 实验结果与讨论31-37
• 2.2.1 XRD及扫描电镜分析31-32
• 2.2.2 超声浸出与常规搅拌浸出的对比32-33
• 2.2.3 液固比对浸出率的影响33-34
• 2.2.4 超声功率对浸出率的影响34-35
• 2.2.5 超声时间对浸出率的影响35-37
• 2.3 本章小结37-38
• 第三章 微波强化从废SCR催化剂中浸出V的研究38-49
• 3.1 实验部分38-40
• 3.1.1 实验试剂及仪器38-40
• 3.1.2 钒的测定40
• 3.1.3 实验方法40
• 3.2 实验结果与讨论40-48
• 3.2.1 常规酸浸条件对钒浸出的影响40-44
• 3.2.2 废SCR催化剂的酸浸动力学44-46
• 3.2.3 微波强化酸浸过程46-48
• 3.3 本章小结48-49
• 第四章 钒、钨萃取分离的实验与机理研究49-71
• 4.1 实验部分49-53
• 4.1.1 实验原料及试剂49-50
• 4.1.2 实验仪器50-51
• 4.1.3 元素分析方法51
• 4.1.4 实验方法51-53
• 4.2 实验结果与讨论53-70
• 4.2.1 萃取体系的选择53-60
• 4.2.2 萃取条件的优化60-64
• 4.2.3 三级逆流萃取实验64-65
• 4.2.4 萃取机理的探讨65-70
• 4.3 本章小结70-71
• 结论71-73
• 参考文献73-80
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果80-81
• 致谢81-82
• 附件82

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