伯胺溶剂化萃取在含钒铬钨钼废物资源化处理的应用基础研究
发布时间：2021-04-08 03:29
含钒铬钨钼废物环境毒性大、资源化价值高,存量大、增速快,目前仍缺乏清洁高效处理技术。有价金属的提取分离是此类废物资源化的技术瓶颈,本文通过探明伯胺溶剂化萃取钒、铬、钨、钼的反应历程,研究钒铬、钒钨、钒钼的萃取分离规律,并对钒铬废渣、废SCR催化剂这两种典型含钒铬钨钼废物的模拟浸出液进行有价金属的提取分离工艺参数研究,完成钒铬废渣资源化处理的工业实验。获得以下结论：1)通过pH-1gC图、斜率法、光谱法等研究了钒、铬、钨、钼的水溶液离子形态变化及对萃取反应、有机相萃合物组成的影响,发现溶剂化萃取机理下萃取分配比与水溶液中金属浓度和H+浓度成正比。钒、铬、钨、钼在单金属水溶液中萃取历程为：钒先以十核钒酸被萃入有机相形成[（RNH2）6（H6V10O28）]（o）,加酸量mH:mv=1.25时,平衡状态下的萃合物以[（RNH2）2（H3V3O9）]（o）为主,钒萃取率为99.89%;钨先以十二核钨酸被萃入有机相,加酸量mH:mw=2.35时,平衡状态下的萃合物以[（RNH2）（H2W04）]（o）为主,钨萃取率为99.15%;铬以铬酸被萃入有机相,加酸量mH:mcr=2.86时,萃合物以[（...
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院过程工程研究所)北京市
【文章页数】：186 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
引言
第一章 文献综述
1.1 含钒铬钨钼废物及其环境危害
1.1.1 钒、铬、钨、钼简介
1.1.2 含钒铬钨钼废物的产生来源
1.1.3 钒、铬、钨、钼的生物活性和环境危害
1.1.4 钒、铬、钨、钼的水溶液性质
1.2 含钒铬钨钼废物处理研究进展
1.2.1 无害化处理
1.2.2 资源化处理
1.2.2.1 资源提取技术概述
1.2.2.2 钒铬废渣资源化的研究现状
1.2.2.3 废SCR催化剂资源化的研究现状
1.2.3 处理过程的二次污染控制
1.3 钒、铬、钨、钼的提取分离
1.3.1 钒、铬、钨、钼的资源提取
1.3.2 化学沉淀法
1.3.3 离子交换法
1.3.4 萃取法
1.3.4.1 已报道的萃取体系
1.3.4.2 伯胺的溶剂化萃取与离子交换萃取
1.4 本论文的研究思路和研究内容
第二章 伯胺萃取钒、铬、钨、钼的反应历程
2.1 前言
2.2 实验材料和方法
2.2.1 主要实验试剂
2.2.2 主要实验设备及分析仪器
2.2.3 实验方法及分析方法
2.2.3.1 实验方法
2.2.3.2 分析方法
2.3 结果与讨论
2.3.1 伯胺萃取钒的反应历程与影响因素
2.3.1.1 钒酸根离子形态对萃合物组成的影响
2.3.1.2 伯胺萃取钒的反应历程
2.3.1.3 钒萃取过程的影响因素
2.3.2 伯胺萃取铬的反应历程与影响因素
2.3.2.1 铬酸根离子形态和萃取反应历程
2.3.2.2 铬萃取过程的影响因素
2.3.3 伯胺萃取钨的反应历程与影响因素
2.3.3.1 钨酸根离子形态和萃取反应历程
2.3.3.2 钨萃取过程的影响因素
2.3.4 伯胺萃取钼的反应历程与影响因素
2.3.4.1 钼酸根离子形态和萃取反应历程
2.3.4.2 钼萃取过程的影响因素
2.3.5 钒、铬、钨、钼的萃取差异性分析
2.3.5.1 基于Pitzer热力学模型参数的萃取差异性分析
2.3.5.2 基于单金属萃取实验的萃取差异性分析
2.4 本章小结
第三章 从钒铬废渣浸出液中萃取分离钒铬
3.1 前言
3.2 实验材料及方法
3.2.1 主要实验试剂
3.2.2 主要实验仪器及设备
3.2.3 实验方法及分析方法
3.2.3.1 实验方法
3.2.3.2 分析方法
3.3 结果与讨论
3.3.1 钒铬废渣焙烧浸出液的水溶液化学
3.3.1.1 铬对钒酸根离子形态的影响
3.3.1.2 磷、硅杂质对钒酸根离子形态的影响
3.3.2 钒铬废渣资源化的新工艺流程
3.3.2.1 铬在钒萃取过程中的助萃作用和竞争萃取作用
3.3.2.2 基于“两段萃取法”的钒铬废渣新工艺
3.3.2.3 一段萃取的钒萃取率控制范围
3.3.2.4 二段萃取的初始pH范围
3.3.3 萃取体系对钒铬萃取分离的影响
3.3.3.1 萃取剂浓度对钒铬萃取分离的影响
3.3.3.2 铬浓度对钒铬萃取分离的影响
3.3.3.3 酸介质对钒铬萃取分离的影响
3.3.4 操作方式对钒铬萃取分离的影响
3.3.4.1 不同相位置进行加酸对萃取的影响
3.3.4.2 加酸次数对钒铬萃取的影响
3.3.5 杂质对钒铬萃取分离的影响
3.3.6 氨水反萃沉钒的工艺参数研究
3.3.6.1 氨水浓度对反萃沉钒的影响
3.3.6.2 搅拌速率对反萃沉钒的影响
3.3.6.3 钒铬废渣实际浸出液的氨水反萃沉钒
3.3.7 高纯钒的煅烧工艺参数研究
3.3.7.1 煅烧温度对纯度的影响
3.3.7.2 煅烧时间对纯度的影响
3.3.7.3 空气流量对纯度的影响
3.3.8 两段萃取新工艺制备高纯钒的流程验证实验
3.4 本章小结
第四章 从废SCR催化剂浸出液中萃取钒钨、钒钼
4.1 前言
4.2 实验材料及方法
4.2.1 主要实验试剂
4.2.2 主要实验仪器及设备
4.2.3 实验方法及分析方法
4.2.3.1 实验方法
4.2.3.2 分析方法
4.3 结果与讨论
4.3.1 钒钨萃取及在废钒钨系SCR催化剂资源化的应用
4.3.1.1 加酸量对优先萃钒的溶剂化萃取历程的影响
4.3.1.2 钒钨溶剂化萃取机制
4.3.1.3 加酸量对优先萃钨的离子交换萃取历程的影响
4.3.1.4 萃取剂浓度对钒钨溶剂化萃取的影响
4.3.1.5 温度对钒钨溶剂化萃取的影响
4.3.1.6 混合时间对钒钨溶剂化萃取的影响
4.3.1.7 从模拟浸出液中萃取回收钒钨
4.3.1.8 废钒钨系SCR催化剂的资源化处理流程
4.3.2 钒钼萃取及在废钒钼系SCR催化剂资源化的应用
4.3.2.1 加酸量对优先萃钒的溶剂化萃取历程的影响
4.3.2.2 钒钼溶剂化萃取机制
4.3.2.3 加酸量对优先萃钼的离子交换萃取历程的影响
4.3.2.4 萃取剂浓度对钒钼溶剂化萃取的影响
4.3.2.5 温度对钒钼溶剂化萃取的影响
4.3.2.6 混合时间对钒钼溶剂化萃取的影响
4.3.2.7 从模拟浸出液中萃取回收钒钼
4.3.2.8 废钒钼系SCR催化剂的资源化处理流程
4.4 本章小结
第五章 钒铬废渣资源化处理的工业实验和铬二次污染快速修复的中试
5.1 钒铬废渣浸出液中萃取分离钒铬的工业实验
5.1.1 钒铬废渣资源化工业实验的工艺流程
5.1.2 从钒铬废渣浸出液中萃取分离钒铬的工业实验
5.1.3 负载有机相的反萃工业实验
5.2 铬二次污染快速修复的中试实验
5.2.1 钒铬废渣和废SCR催化剂在处理过程的铬二次污染分析
5.2.2 中试实验的工艺流程和设备
5.2.3 中试实验的结果与讨论
5.2.3.1 单因素实验
5.2.3.2 正交试验
5.2.3.3 优化条件的中试验证
5.3 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 本文的创新点和结论
6.2 进一步工作建议
参考文献
个人简历及发表文章与申请专利目录
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于钒钛基SCR法废脱硝催化剂的回收利用[J]. 李俊峰,张兵兵,李翼然. 广州化工. 2014(24)
[2]浅谈废旧脱硝催化剂处置的产业政策及储运安全[J]. 于爱华,陈志平,王虎. 广州化工. 2014(23)
[3]废弃SCR催化剂回收利用项目建设格局的分析[J]. 曾瑞,郝永利. 中国环保产业. 2014(09)
[4]有关我国SCR废催化剂回收产业的思考[J]. 曾瑞. 中国环保产业. 2013(04)
[5]Extraction of vanadium from high calcium vanadium slag using direct roasting and soda leaching[J]. Xin-sheng Li and Bing Xie College of Materials Science and Engineering, Chongqing University, Chongqing 400044, China. International Journal of Minerals Metallurgy and Materials. 2012(07)
[6]含铬钒渣的资源化综合利用研究[J]. 曹宏斌,林晓,宁朋歌,张懿. 钢铁钒钛. 2012(01)
[7]伯胺萃取Cr（Ⅵ）的光谱学研究[J]. 林晓,曹宏斌,张懿. 光谱学与光谱分析. 2008(07)
[8]Vanadium recovery from clay vanadium mineral using an acid leaching method[J]. LI Haoran~a FENG Yali~b LIANG Jianglong~a LUO Xiaobing~b DU Zhuwei~a ~a State Key Laboratory of Biochemical Engineering,Institute of Process Engineering,Chinese Academy of Sciences,Beijing 100080,China ~b Civil and Environmental Engineering School,University of Science and Technology Beifing,Beijing 100083,China. Rare Metals. 2008(02)
[9]离子交换法从钼酸铵溶液中分离钼钒的研究[J]. 曾理,肖连生,李青刚,向小艳. 稀有金属与硬质合金. 2006(02)
[10]钒的生物学作用研究进展[J]. 颜晓平,徐建雄. 上海交通大学学报(农业科学版). 2003(03)
博士论文
[1]从含钒浸出液萃取钒并短流程制备高纯V2O5基础研究[D]. 刘峰.天津大学 2014
[2]酸性溶液中钼、钒、镍、钴的提取与分离研究[D]. 曾理.中南大学 2011
本文编号：3124763
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院过程工程研究所)北京市
【文章页数】：186 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
引言
第一章 文献综述
1.1 含钒铬钨钼废物及其环境危害
1.1.1 钒、铬、钨、钼简介
1.1.2 含钒铬钨钼废物的产生来源
1.1.3 钒、铬、钨、钼的生物活性和环境危害
1.1.4 钒、铬、钨、钼的水溶液性质
1.2 含钒铬钨钼废物处理研究进展
1.2.1 无害化处理
1.2.2 资源化处理
1.2.2.1 资源提取技术概述
1.2.2.2 钒铬废渣资源化的研究现状
1.2.2.3 废SCR催化剂资源化的研究现状
1.2.3 处理过程的二次污染控制
1.3 钒、铬、钨、钼的提取分离
1.3.1 钒、铬、钨、钼的资源提取
1.3.2 化学沉淀法
1.3.3 离子交换法
1.3.4 萃取法
1.3.4.1 已报道的萃取体系
1.3.4.2 伯胺的溶剂化萃取与离子交换萃取
1.4 本论文的研究思路和研究内容
第二章 伯胺萃取钒、铬、钨、钼的反应历程
2.1 前言
2.2 实验材料和方法
2.2.1 主要实验试剂
2.2.2 主要实验设备及分析仪器
2.2.3 实验方法及分析方法
2.2.3.1 实验方法
2.2.3.2 分析方法
2.3 结果与讨论
2.3.1 伯胺萃取钒的反应历程与影响因素
2.3.1.1 钒酸根离子形态对萃合物组成的影响
2.3.1.2 伯胺萃取钒的反应历程
2.3.1.3 钒萃取过程的影响因素
2.3.2 伯胺萃取铬的反应历程与影响因素
2.3.2.1 铬酸根离子形态和萃取反应历程
2.3.2.2 铬萃取过程的影响因素
2.3.3 伯胺萃取钨的反应历程与影响因素
2.3.3.1 钨酸根离子形态和萃取反应历程
2.3.3.2 钨萃取过程的影响因素
2.3.4 伯胺萃取钼的反应历程与影响因素
2.3.4.1 钼酸根离子形态和萃取反应历程
2.3.4.2 钼萃取过程的影响因素
2.3.5 钒、铬、钨、钼的萃取差异性分析
2.3.5.1 基于Pitzer热力学模型参数的萃取差异性分析
2.3.5.2 基于单金属萃取实验的萃取差异性分析
2.4 本章小结
第三章 从钒铬废渣浸出液中萃取分离钒铬
3.1 前言
3.2 实验材料及方法
3.2.1 主要实验试剂
3.2.2 主要实验仪器及设备
3.2.3 实验方法及分析方法
3.2.3.1 实验方法
3.2.3.2 分析方法
3.3 结果与讨论
3.3.1 钒铬废渣焙烧浸出液的水溶液化学
3.3.1.1 铬对钒酸根离子形态的影响
3.3.1.2 磷、硅杂质对钒酸根离子形态的影响
3.3.2 钒铬废渣资源化的新工艺流程
3.3.2.1 铬在钒萃取过程中的助萃作用和竞争萃取作用
3.3.2.2 基于“两段萃取法”的钒铬废渣新工艺
3.3.2.3 一段萃取的钒萃取率控制范围
3.3.2.4 二段萃取的初始pH范围
3.3.3 萃取体系对钒铬萃取分离的影响
3.3.3.1 萃取剂浓度对钒铬萃取分离的影响
3.3.3.2 铬浓度对钒铬萃取分离的影响
3.3.3.3 酸介质对钒铬萃取分离的影响
3.3.4 操作方式对钒铬萃取分离的影响
3.3.4.1 不同相位置进行加酸对萃取的影响
3.3.4.2 加酸次数对钒铬萃取的影响
3.3.5 杂质对钒铬萃取分离的影响
3.3.6 氨水反萃沉钒的工艺参数研究
3.3.6.1 氨水浓度对反萃沉钒的影响
3.3.6.2 搅拌速率对反萃沉钒的影响
3.3.6.3 钒铬废渣实际浸出液的氨水反萃沉钒
3.3.7 高纯钒的煅烧工艺参数研究
3.3.7.1 煅烧温度对纯度的影响
3.3.7.2 煅烧时间对纯度的影响
3.3.7.3 空气流量对纯度的影响
3.3.8 两段萃取新工艺制备高纯钒的流程验证实验
3.4 本章小结
第四章 从废SCR催化剂浸出液中萃取钒钨、钒钼
4.1 前言
4.2 实验材料及方法
4.2.1 主要实验试剂
4.2.2 主要实验仪器及设备
4.2.3 实验方法及分析方法
4.2.3.1 实验方法
4.2.3.2 分析方法
4.3 结果与讨论
4.3.1 钒钨萃取及在废钒钨系SCR催化剂资源化的应用
4.3.1.1 加酸量对优先萃钒的溶剂化萃取历程的影响
4.3.1.2 钒钨溶剂化萃取机制
4.3.1.3 加酸量对优先萃钨的离子交换萃取历程的影响
4.3.1.4 萃取剂浓度对钒钨溶剂化萃取的影响
4.3.1.5 温度对钒钨溶剂化萃取的影响
4.3.1.6 混合时间对钒钨溶剂化萃取的影响
4.3.1.7 从模拟浸出液中萃取回收钒钨
4.3.1.8 废钒钨系SCR催化剂的资源化处理流程
4.3.2 钒钼萃取及在废钒钼系SCR催化剂资源化的应用
4.3.2.1 加酸量对优先萃钒的溶剂化萃取历程的影响
4.3.2.2 钒钼溶剂化萃取机制
4.3.2.3 加酸量对优先萃钼的离子交换萃取历程的影响
4.3.2.4 萃取剂浓度对钒钼溶剂化萃取的影响
4.3.2.5 温度对钒钼溶剂化萃取的影响
4.3.2.6 混合时间对钒钼溶剂化萃取的影响
4.3.2.7 从模拟浸出液中萃取回收钒钼
4.3.2.8 废钒钼系SCR催化剂的资源化处理流程
4.4 本章小结
第五章 钒铬废渣资源化处理的工业实验和铬二次污染快速修复的中试
5.1 钒铬废渣浸出液中萃取分离钒铬的工业实验
5.1.1 钒铬废渣资源化工业实验的工艺流程
5.1.2 从钒铬废渣浸出液中萃取分离钒铬的工业实验
5.1.3 负载有机相的反萃工业实验
5.2 铬二次污染快速修复的中试实验
5.2.1 钒铬废渣和废SCR催化剂在处理过程的铬二次污染分析
5.2.2 中试实验的工艺流程和设备
5.2.3 中试实验的结果与讨论
5.2.3.1 单因素实验
5.2.3.2 正交试验
5.2.3.3 优化条件的中试验证
5.3 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 本文的创新点和结论
6.2 进一步工作建议
参考文献
个人简历及发表文章与申请专利目录
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于钒钛基SCR法废脱硝催化剂的回收利用[J]. 李俊峰,张兵兵,李翼然. 广州化工. 2014(24)
[2]浅谈废旧脱硝催化剂处置的产业政策及储运安全[J]. 于爱华,陈志平,王虎. 广州化工. 2014(23)
[3]废弃SCR催化剂回收利用项目建设格局的分析[J]. 曾瑞,郝永利. 中国环保产业. 2014(09)
[4]有关我国SCR废催化剂回收产业的思考[J]. 曾瑞. 中国环保产业. 2013(04)
[5]Extraction of vanadium from high calcium vanadium slag using direct roasting and soda leaching[J]. Xin-sheng Li and Bing Xie College of Materials Science and Engineering, Chongqing University, Chongqing 400044, China. International Journal of Minerals Metallurgy and Materials. 2012(07)
[6]含铬钒渣的资源化综合利用研究[J]. 曹宏斌,林晓,宁朋歌,张懿. 钢铁钒钛. 2012(01)
[7]伯胺萃取Cr（Ⅵ）的光谱学研究[J]. 林晓,曹宏斌,张懿. 光谱学与光谱分析. 2008(07)
[8]Vanadium recovery from clay vanadium mineral using an acid leaching method[J]. LI Haoran~a FENG Yali~b LIANG Jianglong~a LUO Xiaobing~b DU Zhuwei~a ~a State Key Laboratory of Biochemical Engineering,Institute of Process Engineering,Chinese Academy of Sciences,Beijing 100080,China ~b Civil and Environmental Engineering School,University of Science and Technology Beifing,Beijing 100083,China. Rare Metals. 2008(02)
[9]离子交换法从钼酸铵溶液中分离钼钒的研究[J]. 曾理,肖连生,李青刚,向小艳. 稀有金属与硬质合金. 2006(02)
[10]钒的生物学作用研究进展[J]. 颜晓平,徐建雄. 上海交通大学学报(农业科学版). 2003(03)
博士论文
[1]从含钒浸出液萃取钒并短流程制备高纯V2O5基础研究[D]. 刘峰.天津大学 2014
[2]酸性溶液中钼、钒、镍、钴的提取与分离研究[D]. 曾理.中南大学 2011
本文编号：3124763
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