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高铁酸盐现场制备新工艺及应用研究

作　者: 周军
导　师: 金奇庭
学　校: 西安建筑科技大学
专　业: 环境工程
关键词: 高铁酸钾高铁酸钠现场制备气液反应废水
分类号: X703.5
类　型: 博士论文
年　份: 2001年
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内容摘要

高铁酸盐是一种高效，多功能药剂，在水处理领域有很好的应用前景。本论文首次提出了现场制备高铁酸盐的新工艺，探讨了本工艺所涉及的Cl₂与Fe（OH）₃反应动力学过程，完成了现场制备工艺的系统分析。论文中首次研究了采用本工艺制备的Na₂FeO₄溶液对弹药销毁废水，EDTA含铜废水和医院污水的处理效果。所得主要结论如下：1. 在K₂FeO₄制备过程中，经实验证实Fe³⁺是产物中的主要杂质。采用离心分离，经两次提纯，可获得高纯度K₂FeO₄（>99%）。针对以往高铁酸盐分析方法的不足，对经典的滴定法提出4条改进措施。改进后，滴定法测定（FeO₄）^2-的精密度和精确度得到很大提高。首次提出了（FeO₄）^2-分光光度测定中去除（Fe）³⁺干扰的方法，解决了（FeO₄）^2-与ClO^-共存条件下这两种离子准确测定的问题。 2.Cl₂与Fe（OH）₃反应可稳定生成（FeO₄）^2-的最低NaOH浓度为5mol/l。该反应是典型的慢反应，液相内的化学反应是整个过程的速率控制步骤。该气液反应的速率方程为：γ=1.85×10^-7C_FeCl₃^1.18C_OH^-^2.09C_Cl₂^0.55,活化能 E_a=146.9×10³J/mol。通过对气液反应微观与宏观动力学的分析，指出了提高高铁酸盐制备效率的几种途径。3.设计并制造了现场制备Na₂FeO₄的“电解槽－环流反应器”试验装置，研究了影响反应系统运行的因素。采用本反应器制各Na₂FeO₄速率的数学模型可以表达为：γ=1.05×10^-6C_FeCl₃^1.18C_OH^-^2.09C_Cl₂^0.55。在不同[FeCl₃]、[NaOH]和反应时间条件下，以该数学模型计算的NNFeO。浓度值与试验值吻合良好，变化趋势一致。建立了高铁酸盐现场制备工艺的三级模糊综合评价体系，以工艺指标与经济指标加权平均所得总指标作为最终评价指标，对各过程控制参数进行了综合评价。实验所得最优值为：NaOH耗量14moljl，FeC13耗t 10刀…，电流密度 6．OA／dm，极板装填密度 0．olscm’。本工艺q电解槽的电流密度为6．OA／dm，槽电压2．54V，电流效率95o，电压效率56％，电能软率53％．采用本工艺总的能量效率为 44％，高于典型电解法的结果，且所得 NdeO。的浓度得到大大提高。与带搅拌的三口烧瓶相比，本工艺采用环流反应器传质效果更佳。 4．考察了本工艺制备的 NdeO4溶液对三种废水的处理效果。对于弹药销毁废水，pH二14，N％FeO4投量 100mg／l，反应时间 45allll，TNT浓度由 105．oed降为 0．30ed，可达到国家一级排放标准（＜o．sin吵）。紫外辐照与高铁酸盐联合使用时呵贝0。投量可减少40％。对于EDTA含铜废水，pH＝14，反应时rd 30ndn，N％FeO4投1700mg／l，Cu2＋浓度由 52．omgh降至 0．42mg／l，可达到国家一级排放标准（＜0．sed）。对于医院污水的杀菌处理结果表明：接触时间 10mill，pH＝8．0，NNFeO4投量 10ed，污水中的大肠菌群数由1．SX10‘个／nZI降至3个／l以下，可达到国标规定的排放要求（＜500个八）。反应后余氯量保持在led左右，低于国标的规定（4－sed）。采用ORP值评价杀菌效果简捷方便。

全文目录

  2-3
  3-4
  4-5
  5-10
第1章　绪论  10-22
  1　高铁酸盐简介  10
  2　研究现状  10-17
  3　论文工作新思路  17-18
  4　论文研究内容  18-19
    19-22
第2章　高铁酸盐分析方法研究  22-43
  2-1　高纯度高铁酸钾制备条件的研究  22-25
    25-26
  2-2　滴定法测定高铁酸盐的改进研究  26-34
  2-3　分光光度法测定高铁酸盐研究  34-41
    41-43
第3章　Cl_2-Fe(OH)_3气液反应试验系统的设计  43-66
  3-1　气液反应速率控制步骤的判别  43-49
    49-50
  3-2 (Cl)_2-Fe(OH)_3气液反应动力学研究  50-57
    57-58
  3-3　气液反应试验系统的设计  58-65
    65-66
第4章　现场制备工艺的系统分析  66-83
  4-1　气液反应系统运行影响因素的研究  66-74
  4-2　工艺过程控制参数的评价指标体系  74-82
    82-83
第5章　现场制备工艺应用潜力的分析  83-92
  1　实验部分  83-84
  2　结果与讨论  84-90
  3　结论  90-91
    91-92
第6章　现场制备工艺应用研究  92-124
  6-1　物化法处理炸药废水研究进展  92-96
    96-100
  6-2　高铁酸盐处理弹药销毁废水试验研究  100-108
    108-109
  6-3　EDTA含铜废水处理方法研究进展  109-112
    112-115
  6-4　高铁酸盐处理EDTA含铜废水试验研究  115-118
    118-119
  6-5　高铁酸盐处理医院污水试验研究  119-123
    123-124
第7章　结论  124-127
攻读博士学位期间发表的论文  127-128
致　谢  128

高铁酸盐现场制备新工艺及应用研究

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