同槽电解处理高浓度含锰废水技术工艺
发布时间：2021-02-27 07:02
高浓度含锰废水主要来源于金属锰生产过程,并造成了资源的极大浪费和严重的环境污染问题,为解决传统金属锰生产中产生的高浓度含锰废水问题,通过水处理和冶金学科的交叉,利用离子交换膜优异的选择透过性,结合废水特点,设计出单膜双室电解回收工艺和双膜三室电解回收工艺两种同槽电解处理高浓度含锰废水技术方案,在实现处理高浓度含锰废水的同时,实现锰产品回收,通过实验探究对比两者的优缺点,最终确定最佳的回收工艺及其运行条件。本次课题研究以中性MnSO4-（NH4）2SO4-H2O电解液体系为实验对象,用双膜三室和单膜双室两种电解回收工艺进行对比实验,进行理论分析和试验模拟,初步利用单因素分析进行实验研究,分别以阴阳极产品产量、电流效率、电解能耗等为评价指标,研究了阴极Mn2+浓度、阴极极板材质、阴极电流密度、电解液温度、电解液pH、及添加剂SeO2浓度和阳极温度、硫酸富集浓度、阳极电流密度、阳极极板材质等因素对不同电解工艺电解工况的影响,初步确定了阴阳极...
【文章来源】：兰州交通大学甘肃省
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
019年全球金属锰消耗分布图
同槽电解处理高浓度含锰废水技术工艺图1.2酸浸电解湿法生产金属锰工艺流程图Figure1.2Processflowchartofmanganesemetalproductionbyacidleachingandelectrolyticwetprocess利用酸浸锰矿石的方法制得电解中性液。通过电解分离制得锰产品。传统电解法由于电解前期需使用大量氨水调节电解液pH，整个操作过程造成严重的氨气污染，并且产生大量硫铵渣，电解过程阳极板还会产生副产物阳极泥。与国家大力提倡的清洁生产不符。对阳极泥进行分析可知，阳极泥中含有大量锰和铅以及其他元素，阳极泥的处理过程投入高，效果不好，导致对阳极泥的处理滞后于生产。造成资源的极大浪费[13-15]。传统的二氧化锰制备有还原焙烧法、微波焙烧法、微生物浸出法、以及电解法[16-19]。传统还原焙烧工艺，即二氧化锰矿石经过碳烧工艺还原为氧化锰（MnO）和二氧化碳(CO2)，其发生的反应为：2MnO2+C→2MnO+CO2（1-1）此方法在制备MnO2过程中，能耗高、热效率较低，不但劳动强度大，而且产生大量烟尘严重污染环境，逐渐被淘汰掉了。微波焙烧法将电磁能转化为热能促进分子运动，根据物质对不同波长的选择吸收，进行选择加热，整个过程无噪音污染、较传统方式极大改善了工人劳动环境。但是在经济投入巨大，且该工艺还未完全成熟，距离大规模生产还有一段距离[19]。-4-
兰州交通大学工程硕士学位论文比，针对不同影响电解过程的因素进行探究分析，并结合实际情况确定最佳的电解回收工艺。1.5.2本课题研究的主要内容及技术原理利用离子交换膜的选择透过性，结合当前金属锰生产工艺及其产生废水特点，借鉴王三反等[58-62]提出的“一种膜法金属氯化物电积精炼生产方法”。即通过离子交换膜将电解槽分为不同格室，得到电解产品的同时得到高浓度副产品。受膜法金属氯化物电积精炼生产方法结构的启发，利用离子交换膜组合工艺处理高浓度含锰废液，提出利用一张离子交换膜的单膜双室结构回收工艺和两张离子交换膜的双膜三室结构回收工艺两种对比工艺，将电解金属锰和电解二氧化锰工艺结合联用，实现处理高浓度含锰废水的同时回收金属锰和二氧化锰，并实现硫酸回收利用的目的。其工艺原理如图1.3、1.4：图1.3同槽电解单膜双室技术原理图Figure1.3Technicalschematicdiagramofsinglemembranedoublechamberinthesamecell-9-
【参考文献】：
期刊论文
[1]百色市锰暴露工人职业健康状况分析[J]. 黄大敏,刘双花,曹聪,覃莉媛,汤健闻,潘福玉,庞雅琴. 工业卫生与职业病. 2020(01)
[2]离子交换膜组合工艺制备金属锰和二氧化锰[J]. 关文学,王三反,郑洋洋,张倩倩,杜晗. 现代化工. 2019(11)
[3]2018年中国电解二氧化锰市场回顾与展望[J]. 李同庆,李慧,张丽云. 中国锰业. 2019(03)
[4]2017年电解二氧化锰市场回顾与展望[J]. 李同庆,李慧,张丽云. 中国锰业. 2018(03)
[5]锰致大鼠多巴胺能神经细胞DA分泌减少效应中PARK2基因的调控作用[J]. 张蓓,陶冬,罗英,范希敏,范奇元. 毒理学杂志. 2018(02)
[6]2017年中国电解锰工业回顾及未来展望[J]. 朱志刚. 中国锰业. 2018(01)
[7]锂离子电池正极材料研究进展[J]. 王亚平,胡淑婉,曹峰. 电源技术. 2017(04)
[8]二氧化锰纳米片的高原子效率制备及其电容器性能[J]. 徐江生,夏青,邵宗明,王凯. 无机盐工业. 2017(01)
[9]双膜三室电解槽中电沉积钴的离子传输[J]. 周键,王三反,宋小三,张学敏. 中国有色金属学报. 2016(11)
[10]双膜三室电解槽中电沉积金属钴（英文）[J]. 周键,王三反,宋小三. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2016(06)
硕士论文
[1]二氧化锰/石墨原位复合材料及其在电化学器件上的应用[D]. 漆文豪.东华理工大学 2019
[2]高性能微型超级电容器的制备研究[D]. 杜经纬.兰州大学 2019
[3]高浓度锰、硬度和硫酸盐的组合去除工艺研究[D]. 王琪.华中科技大学 2018
[4]锌电积中铝阴极耐腐蚀性及剥锌力的研究[D]. 谭敏.湖南工业大学 2018
[5]重质化学二氧化锰的制备及应用研究[D]. 赵俊海.吉首大学 2014
[6]不锈钢双极板在质子交换膜燃料电池冷却水中的腐蚀研究[D]. 郭骏.武汉理工大学 2014
[7]双膜三室电解工艺流程研究[D]. 丛琳.兰州交通大学 2014
[8]锰电解沉积工艺及新型阳极研究[D]. 杨文翠.中南大学 2013
[9]二氧化氯—锰砂联合处理含锰地下水的试验研究[D]. 李倩倩.沈阳建筑大学 2012
[10]接触氧化法和吸附法对水中铁锰的去除试验研究[D]. 陈心凤.浙江大学 2011
本文编号：3053867
【文章来源】：兰州交通大学甘肃省
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
019年全球金属锰消耗分布图
同槽电解处理高浓度含锰废水技术工艺图1.2酸浸电解湿法生产金属锰工艺流程图Figure1.2Processflowchartofmanganesemetalproductionbyacidleachingandelectrolyticwetprocess利用酸浸锰矿石的方法制得电解中性液。通过电解分离制得锰产品。传统电解法由于电解前期需使用大量氨水调节电解液pH，整个操作过程造成严重的氨气污染，并且产生大量硫铵渣，电解过程阳极板还会产生副产物阳极泥。与国家大力提倡的清洁生产不符。对阳极泥进行分析可知，阳极泥中含有大量锰和铅以及其他元素，阳极泥的处理过程投入高，效果不好，导致对阳极泥的处理滞后于生产。造成资源的极大浪费[13-15]。传统的二氧化锰制备有还原焙烧法、微波焙烧法、微生物浸出法、以及电解法[16-19]。传统还原焙烧工艺，即二氧化锰矿石经过碳烧工艺还原为氧化锰（MnO）和二氧化碳(CO2)，其发生的反应为：2MnO2+C→2MnO+CO2（1-1）此方法在制备MnO2过程中，能耗高、热效率较低，不但劳动强度大，而且产生大量烟尘严重污染环境，逐渐被淘汰掉了。微波焙烧法将电磁能转化为热能促进分子运动，根据物质对不同波长的选择吸收，进行选择加热，整个过程无噪音污染、较传统方式极大改善了工人劳动环境。但是在经济投入巨大，且该工艺还未完全成熟，距离大规模生产还有一段距离[19]。-4-
兰州交通大学工程硕士学位论文比，针对不同影响电解过程的因素进行探究分析，并结合实际情况确定最佳的电解回收工艺。1.5.2本课题研究的主要内容及技术原理利用离子交换膜的选择透过性，结合当前金属锰生产工艺及其产生废水特点，借鉴王三反等[58-62]提出的“一种膜法金属氯化物电积精炼生产方法”。即通过离子交换膜将电解槽分为不同格室，得到电解产品的同时得到高浓度副产品。受膜法金属氯化物电积精炼生产方法结构的启发，利用离子交换膜组合工艺处理高浓度含锰废液，提出利用一张离子交换膜的单膜双室结构回收工艺和两张离子交换膜的双膜三室结构回收工艺两种对比工艺，将电解金属锰和电解二氧化锰工艺结合联用，实现处理高浓度含锰废水的同时回收金属锰和二氧化锰，并实现硫酸回收利用的目的。其工艺原理如图1.3、1.4：图1.3同槽电解单膜双室技术原理图Figure1.3Technicalschematicdiagramofsinglemembranedoublechamberinthesamecell-9-
【参考文献】：
期刊论文
[1]百色市锰暴露工人职业健康状况分析[J]. 黄大敏,刘双花,曹聪,覃莉媛,汤健闻,潘福玉,庞雅琴. 工业卫生与职业病. 2020(01)
[2]离子交换膜组合工艺制备金属锰和二氧化锰[J]. 关文学,王三反,郑洋洋,张倩倩,杜晗. 现代化工. 2019(11)
[3]2018年中国电解二氧化锰市场回顾与展望[J]. 李同庆,李慧,张丽云. 中国锰业. 2019(03)
[4]2017年电解二氧化锰市场回顾与展望[J]. 李同庆,李慧,张丽云. 中国锰业. 2018(03)
[5]锰致大鼠多巴胺能神经细胞DA分泌减少效应中PARK2基因的调控作用[J]. 张蓓,陶冬,罗英,范希敏,范奇元. 毒理学杂志. 2018(02)
[6]2017年中国电解锰工业回顾及未来展望[J]. 朱志刚. 中国锰业. 2018(01)
[7]锂离子电池正极材料研究进展[J]. 王亚平,胡淑婉,曹峰. 电源技术. 2017(04)
[8]二氧化锰纳米片的高原子效率制备及其电容器性能[J]. 徐江生,夏青,邵宗明,王凯. 无机盐工业. 2017(01)
[9]双膜三室电解槽中电沉积钴的离子传输[J]. 周键,王三反,宋小三,张学敏. 中国有色金属学报. 2016(11)
[10]双膜三室电解槽中电沉积金属钴（英文）[J]. 周键,王三反,宋小三. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2016(06)
硕士论文
[1]二氧化锰/石墨原位复合材料及其在电化学器件上的应用[D]. 漆文豪.东华理工大学 2019
[2]高性能微型超级电容器的制备研究[D]. 杜经纬.兰州大学 2019
[3]高浓度锰、硬度和硫酸盐的组合去除工艺研究[D]. 王琪.华中科技大学 2018
[4]锌电积中铝阴极耐腐蚀性及剥锌力的研究[D]. 谭敏.湖南工业大学 2018
[5]重质化学二氧化锰的制备及应用研究[D]. 赵俊海.吉首大学 2014
[6]不锈钢双极板在质子交换膜燃料电池冷却水中的腐蚀研究[D]. 郭骏.武汉理工大学 2014
[7]双膜三室电解工艺流程研究[D]. 丛琳.兰州交通大学 2014
[8]锰电解沉积工艺及新型阳极研究[D]. 杨文翠.中南大学 2013
[9]二氧化氯—锰砂联合处理含锰地下水的试验研究[D]. 李倩倩.沈阳建筑大学 2012
[10]接触氧化法和吸附法对水中铁锰的去除试验研究[D]. 陈心凤.浙江大学 2011
本文编号：3053867
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