芬顿法脱除锰电解液中残余有机物的研究

发布时间：2020-07-06 07:42

【摘要】：电解金属锰产品广泛应用于冶金、化工等行业,在国民经济中具有十分重要的战略地位。随着锰产品需求量的快速增长,易被浸出的菱锰矿资源已无法满足生产的需要,因而对氧化锰矿资源的开发利用显得尤为重要。近年来,国内外一些科研工作者研究采用糖类、农林副产物等有机物为还原剂在酸性条件下浸出氧化锰矿,具有锰浸出率高、环保和价廉等优点。一些企业尝试用于电解金属锰生产,但由于锰矿浸出过程中有机物降解产生的小分子有机酸和醛类等物质残留在硫酸锰溶液中,会对电解效率造成一定的影响,且会腐蚀阳极板,因此,有必要对锰电解液中残余的有机物进行脱除。本研究采用芬顿法氧化脱除锰电解液中残余的有机物,并对该过程的脱除机理进行探讨,主要内容如下：实验考察了溶液的初始pH值、Fe2+浓度、H2O2/Fe2+摩尔比、反应时间、反应温度等因素对芬顿反应脱除COD的影响。结果表明,溶液初始pH值对芬顿反应有较大的影响,pH值过高或过低均会抑制反应的发生；Fe2+作为芬顿反应的催化剂,在一定浓度范围内可以有效促进HO·的形成,加快有机物的氧化分解,然而浓度过高,会造成H2O2的无效分解；过高的H2O2用量导致其利用率下降；此外,加热也会导致双氧水的无效分解,不利于芬顿反应的进行。通过控制溶液初始pH值为3.50,Fe2+浓度为0.03mol/L,H2O2/Fe2+摩尔比5,在30℃温度下反应60 min,溶液COD脱除率达到75.35%。通过基于Box-Behnken设计的响应面法,以COD脱除率为响应值,对初始pH值、Fe2+离子投加量和H2O2/Fe2+摩尔比的工艺参数进行研究并优化。结果表明：Fe2+离子投加量对COD脱除率的影响最显著,H2O2/Fe2+摩尔比次之,初始pH值最小；在Fe2+的投加量为29.47mmol·L-1, H2O2/Fe2+摩尔比为5.00,初始pH值为3.11的条件下,COD脱除率可达74.50%,与响应面模型预测值误差小于2%。证明利用芬顿反应脱除硫酸锰溶液中残余有机物的方法是可行的。对锰电解液进行紫外扫描分析表明,溶液中的有机物主要是小分子物质。芬顿反应过程十分迅速,且随着反应时间的延长,溶液中仍然有一部分小分子有机物不被氧化分解；对Fenton反应过程中pH值检测结果表明,温度升高会导致锰电解液的pH值下降,而初始pH值越低导致芬顿反应脱除效果降低。锰电解液体系pH值明显低于硫酸锰溶液体系,说明在芬顿反应降解有机物的过程中,产生了一定量的酸性物质。对不同浓度的Mn2+SO42-、F-、Cl-离子对芬顿反应影响的研究结果表明,Mn2+和C1-离子可抑制芬顿反应的进行,导致COD脱除率下降；SO42-对芬顿反应无影响；F-离子由于能与Mn2+反应,阻碍了Mn2+对芬顿反应的抑制作用,但过量的F-离子会导致COD脱除率下降。
【学位授予单位】：广西大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TF792

【参考文献】