CN113816847B - 含铬污泥制备碱式醋酸铬的方法 - Google Patents
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Abstract
一种含铬污泥制备碱式醋酸铬的方法,将含铬污泥溶于强酸溶液后过滤得到含有三价铬离子以及铁、铜、镍离子的滤液,向其中缓慢加入NaOH,滤液pH由2.0调至4.0,形成氢氧化铬沉淀;将氢氧化铬沉淀溶解于冰醋酸后与铬酐(CrO3)水溶液混合后加入还原剂反应得到碱式醋酸铬溶液;最后经喷雾干燥得到固体无水碱式醋酸铬。本发明具有纯度高、结晶颗粒均匀和***光泽外观的特点。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种重金属回收领域的技术,具体是一种含铬污泥制备碱式醋酸铬的方法。
背景技术
资源化回收利用含铬污泥,将其制备为应用广泛的高附加值的化工产品,不但能解决环境污染问题,而且可以提高含铬污泥的资源化利用水平。碱式醋酸铬Cr3(OH)2(CH3CO2)7是一种重要的高分子聚合交联剂,属于高附加值的化工产品。现有技术主要通过还原剂还原醋酸的铬酐溶液进行制备,但所得的产品为含结晶水的醋酸铬而不是碱式醋酸铬。碱式醋酸铬之所以难以制备是由于,一方面按照醋酸、铬酐化学计量比进行还原制备碱式醋酸铬的体系,反应后期的pH明显偏高,不利于铬酐的还原反应,因为铬酐的还原反应必须在明显的酸性条件下进行;另一方面,反应后期在弱酸条件下,Cr3+转化Cr(OH)2 +的动力学活性较低,导致了碱式醋酸铬的转化率较低、组成不稳定。此外,尽管醋酸是有机物中相对难以氧化的有机物,但也属于还原剂,也能部分被铬酐氧化,因此如果无法控制还原反应条件,醋酸也有可能被部分还原,从而导致碱式醋酸铬中醋酸根含量低、组成不稳定;另外,碱式醋酸铬溶解度很大,难以结晶,采用浓缩结晶的方法很难获得固体碱式醋酸铬,而采用喷雾干燥的方法,在高温时又会引起碱式醋酸铬的强烈水解,进一步降低碱式醋酸铬中醋酸根的含量。若采用含铬污泥为起始原料,其杂质会进一步影响碱式醋酸铬产品的纯度。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足,提出一种含铬污泥制备碱式醋酸铬的方法,具有纯度高、结晶颗粒均匀和***光泽外观的特点。
本发明是通过以下技术方案实现的:
本发明涉及一种含铬污泥制备碱式醋酸铬的方法,将含铬污泥溶于强酸溶液后过滤得到含有三价铬离子以及铁、铜、镍离子的滤液,向其中缓慢加入NaOH,滤液pH由2.0调至4.0,形成氢氧化铬沉淀;将氢氧化铬沉淀溶解于冰醋酸后与铬酐(CrO3)水溶液混合后加入还原剂反应得到碱式醋酸铬溶液;最后经喷雾干燥得到固体无水碱式醋酸铬。
所述的缓慢加入是指:NaOH加入量和速度按照每小时pH上升速率0.25~0.40△pH/h进行控制,NaOH加入时间为5~8h。
所述的缓慢加入,优选同时以速率10转/min搅拌。
所述的氢氧化铬:冰醋酸的摩尔比=1:7.05~7.10,其反应式为Cr(OH)3+HAC→
Cr(OH)2(AC)+H2O。
所述的铬酐的水溶液满足:Cr(OH)3:铬酐:水的摩尔比=1:2:3.5,其反应是CrO3+0.5CH3OH+3HAC→Cr(AC)3+2.5H2O+0.5CO2。
所述的还原剂,采用但不限于甲醇、乙醇,其与铬酐产生还原反应。
所述的还原剂,其全部加入量按照还原剂与铬酐反应的化学计量比计算并过量3~5%。
所述的还原剂,其全部加入量包括首先一次性加入和之后的连续均匀加入,其中一次性加入的还原剂量,按照铬酐:还原剂摩尔比=20:1~2的量加入,之后的连续均匀加入,加入所需还原剂全部加入量的剩余量。
所述的还原反应,具体为:一次性加入的还原剂加入后,缓慢加热至80℃,使还原剂与铬酐发生还原反应,之后的连续均匀加入,加入时间6~8h,反应温度95~98℃。
所述方法,具体包括:
步骤1)三价铬离子浸出:将含铬污泥溶于强酸溶液,搅拌反应,溶解的pH值控制在2;过滤,得到含有三价铬离子以及铁、铜、镍等杂质离子的滤液A,使固液分离;
步骤2)氢氧化铬沉淀的制备与杂质离子的分离:将步骤1)得到的滤液A稀释至含Cr3+量1~3%,缓慢均匀加入NaOH溶液,具体为:NaOH加入量和速度按照每小时pH上升速率0.25~0.40△pH/h进行控制,NaOH加入时间为5~8h并同时以速率10转/min进行搅拌,最终pH由2.0上升至最终4.0,形成氢氧化铬沉淀;洗涤压滤得到氢氧化铬沉淀B;
步骤3)氢氧化铬沉淀的溶解:按照氢氧化铬:冰醋酸的摩尔比=1:7.05~7.10的比例将步骤2)氢氧化铬沉淀B溶解在冰醋酸中,溶解温度控制在70℃,搅拌3~5h,溶解后冷却至室温,得三价铬醋酸溶液C;
步骤4)碱式醋酸铬的制备:以步骤3)中氢氧化铬沉淀B的用量为参考,按照氢氧化铬(Cr(OH)3):铬酐(CrO3):水(H2O)的摩尔比=1:2:3.5的比例,配制铬酐(CrO3)的水溶液D;将步骤3)得到的三价铬醋酸溶液C缓慢加入到铬酐水溶液D中,加入时间4~5h,搅拌并冷却控制体系温度<40℃,得到溶液E;向溶液E中加入还原剂F,将六价铬的铬酐还原为三价铬,其中还原剂F的全部加入量按照还原剂F与铬酐反应的化学计量比计算并过量3~5%,得到碱式醋酸铬溶液G;
所述的还原剂F,其还原能力应明显强于醋酸且易挥发,可以是甲醇、乙醇等;还原剂F全部加入溶液E中的方式包括首先一次性加入和之后的连续均匀加入,其中一次性加入还原剂F的量,按照铬酐:还原剂F的摩尔比=20:1~2的量加入,然后缓慢加热至80℃,使还原剂F与铬酐开始发生还原反应,之后的连续均匀加入,加入所需还原剂全部加入量的剩余量,加入时间6~8h,反应温度95~98℃。
步骤5)固体碱式醋酸铬的制备:步骤4)得到的碱式醋酸铬溶液G,进行喷雾干燥,得固体无水碱式醋酸铬。
附图说明
图1为本发明的制备工艺示意图。
具体实施方式
实施例1
本实施例具体包括以下步骤:
步骤1)三价铬离子浸出:将含铬污泥溶于强酸溶液,搅拌反应,溶解的pH值控制在2;过滤,得到含有三价铬离子以及铁、铜、镍等杂质离子的滤液A,使固液分离;
步骤2)氢氧化铬初级沉淀的制备与杂质离子分离:将步骤1)得到的滤液A稀释至含Cr3+量2%,加入NaOH溶液,pH由2.0上升至最终4.0,搅拌速率10转/min,NaOH缓慢均匀加入;NaOH加入量和速度按照每小时pH上升速率0.30△pH/h进行控制,NaOH加入时间为约7h,形成氢氧化铬初级沉淀;洗涤压滤得到氢氧化铬初级沉淀B;
步骤3)氢氧化铬沉淀的溶解:按照氢氧化铬:冰醋酸的摩尔比=1:7.07的比例将步骤2)氢氧化铬沉淀B溶解在冰醋酸中,溶解温度控制在70℃,搅拌4h,溶解后冷却至室温,得三价铬醋酸溶液C;
步骤4)碱式醋酸铬的制备:以步骤3)中氢氧化铬沉淀B的用量为参考,按照氢氧化铬(Cr(OH)3):铬酐(CrO3):水(H2O)的摩尔比=1:2:3.5的比例,配制铬酐(CrO3)的水溶液D;将步骤3)得到的三价铬醋酸溶液C缓慢加入到铬酐水溶液D中,加入时间4.5h,搅拌并冷却控制体系温度<40℃,得到溶液E;向溶液E中加入还原剂F,将六价铬的铬酐还原为三价铬,其中还原剂F的全部加入量按照还原剂F与铬酐反应的化学计量比计算并过量4%,得到碱式醋酸铬溶液G;,
所述的还原剂F,其还原能力应明显强于醋酸且易挥发,可以是甲醇、乙醇等;还原剂F全部加入溶液E中的方式包括首先一次性加入和之后的连续均匀加入,其中一次性加入还原剂F的量,按照铬酐:还原剂F的摩尔比=20:1.5的量加入,然后缓慢加热至80℃,使还原剂F与铬酐开始发生还原反应,之后的连续均匀加入,加入所需还原剂全部加入量的剩余量,加入时间7h,反应温度96℃。
步骤5)固体碱式醋酸铬的制备:步骤4)得到的碱式醋酸铬溶液G,进行喷雾干燥,得固体无水碱式醋酸铬。
本实施例制备得到的碱式醋酸铬含量>99%,其中氢氧根~5.6%。
对照例1
本对照例具体包括以下步骤:
步骤1)三价铬离子浸出:将含铬污泥溶于强酸溶液,搅拌反应,溶解的pH值控制在2;过滤,得到含有三价铬离子以及铁、铜、镍等杂质离子的滤液A,使固液分离;
步骤2)氢氧化铬初级沉淀的制备与杂质离子分离:在步骤1)得到的滤液A中,加入20%NaOH溶液至pH值4,搅拌反应0.5h,形成氢氧化铬沉淀,洗涤压滤得到氢氧化铬沉淀B。
步骤3)氢氧化铬沉淀的溶解:按照氢氧化铬:冰醋酸的摩尔比=1:7.07的比例将步骤2)氢氧化铬沉淀B溶解在冰醋酸中,室温搅拌溶解4h,过滤,得三价铬醋酸溶液C和未溶解的氢氧化铬沉淀;
本对照例氢氧化铬沉淀的溶解率~35%。
对照例2
本对照例具体包括以下步骤:以铬酐(CrO3):水(H2O)的摩尔比=2:3.5的比例,配制铬酐(CrO3)的水溶液;按CrO3:HAC的摩尔比=1:2.33,将冰醋酸缓慢加入到铬酐水溶液中,加入时间4.5h,搅拌并冷却控制体系温度<40℃,得到铬酐冰醋酸溶液;按CrO3:CH3OH的摩尔比=1:0.5,向溶液中缓慢滴加CH3OH还原剂,加入时间7h,反应温度96℃,将六价铬酐还原为三价铬,得到含醋酸铬的溶液;将得到的含醋酸铬溶液,进行喷雾干燥,得含醋酸铬固体。
本对照例制备得到的固体中碱式醋酸铬含量68%,其中氢氧根1.8%。
对照例3
本对照例具体包括以下步骤:
步骤1)三价铬离子浸出:将含铬污泥溶于强酸溶液,搅拌反应,溶解的pH值控制在2;过滤,得到含有三价铬离子以及铁、铜、镍等杂质离子的滤液A,使固液分离;
步骤2)氢氧化铬初级沉淀的制备与杂质离子分离:在步骤1)得到的滤液A中,加入NaOH溶液,pH由2.0上升至最终4.0,搅拌速率10转/min,NaOH缓慢均匀加入;NaOH加入量和速度按照每小时pH上升速率0.30△pH/h进行控制,NaOH加入时间为约7h,形成氢氧化铬初级沉淀;洗涤压滤得到氢氧化铬初级沉淀B;
步骤3)氢氧化铬沉淀的溶解:按照氢氧化铬:冰醋酸的摩尔比=1:7的比例将步骤2)氢氧化铬沉淀B溶解在冰醋酸中,溶解温度控制在70℃,搅拌4h,溶解后冷却至室温,得三价铬醋酸溶液C;
步骤4)碱式醋酸铬的制备:以步骤3)中氢氧化铬沉淀B的用量为参考,按照氢氧化铬(Cr(OH)3):铬酐(CrO3):水(H2O)的摩尔比=1:2:3.5的比例,配制铬酐(CrO3)的水溶液D;将步骤3)得到的三价铬醋酸溶液C缓慢加入到铬酐水溶液D中,加入时间4.5h,搅拌并冷却控制体系温度<40℃,得到溶液E;向溶液E中加入反应计量比的甲醇,加入时间7h,反应温度96℃,将六价铬的铬酐还原为三价铬,得到碱式醋酸铬溶液G;
步骤5)固体碱式醋酸铬的制备:步骤4)得到的碱式醋酸铬溶液G,进行喷雾干燥,得固体无水碱式醋酸铬。
本对照例制备得到的碱式醋酸铬纯度>85%,其中氢氧根~7.5%。
实施例2
本实施例具体包括以下步骤:
步骤1)三价铬离子浸出:将含铬污泥溶于强酸溶液,搅拌反应,溶解的pH值控制在2;过滤,得到含有三价铬离子以及铁、铜、镍等杂质离子的滤液A,使固液分离;
步骤2)氢氧化铬初级沉淀的制备与杂质离子分离:将步骤1)得到的滤液A稀释至含Cr3+量1%,加入NaOH溶液,pH由2.0上升至最终4.0,搅拌速率10转/min,NaOH缓慢均匀加入;NaOH加入量和速度按照每小时pH上升速率0.25△pH/h进行控制,NaOH加入时间为8h,形成氢氧化铬初级沉淀;洗涤压滤得到氢氧化铬初级沉淀B;
步骤3)氢氧化铬沉淀的溶解:按照氢氧化铬:冰醋酸的摩尔比=1:7.05的比例将步骤2)氢氧化铬沉淀B溶解在冰醋酸中,溶解温度控制在70℃,搅拌3h,溶解后冷却至室温,得三价铬醋酸溶液C;
步骤4)碱式醋酸铬的制备:以步骤3)中氢氧化铬沉淀B的用量为参考,按照氢氧化铬(Cr(OH)3):铬酐(CrO3):水(H2O)的摩尔比=1:2:3.5的比例,配制铬酐(CrO3)的水溶液D;将步骤3)得到的三价铬醋酸溶液C缓慢加入到铬酐水溶液D中,加入时间5h,搅拌并冷却控制体系温度<40℃,得到溶液E;向溶液E中加入还原剂F,将六价铬的铬酐还原为三价铬,其中还原剂F的全部加入量按照还原剂F与铬酐反应的化学计量比计算并过量5%,得到碱式醋酸铬溶液G;
所述的还原剂F,其还原能力应明显强于醋酸且易挥发,可以是甲醇、乙醇等;还原剂F全部加入溶液E中的方式包括首先一次性加入和之后的连续均匀加入,其中一次性加入还原剂F的量,按照铬酐:还原剂F的摩尔比=20:1的量加入,然后缓慢加热至80℃,使还原剂F与铬酐开始发生还原反应,之后的连续均匀加入,加入所需还原剂全部加入量的剩余量,加入时间6h,反应温度95℃;
步骤5)固体碱式醋酸铬的制备:步骤4)得到的碱式醋酸铬溶液G,进行喷雾干燥,得固体无水碱式醋酸铬。
本实施例制备得到的碱式醋酸铬含量>99%,其中氢氧根~5.5%。
实施例3
本实施例具体包括以下步骤:
步骤1)三价铬离子浸出:将含铬污泥溶于强酸溶液,搅拌反应,溶解的pH值控制在2;过滤,得到含有三价铬离子以及铁、铜、镍等杂质离子的滤液A,使固液分离;
步骤2)氢氧化铬初级沉淀的制备与杂质离子分离:将步骤1)得到的滤液A稀释至含Cr3+量3%,加入NaOH溶液,pH由2.0上升至最终4.0,搅拌速率10转/min,NaOH缓慢均匀加入;NaOH加入量和速度按照每小时pH上升速率0.40△pH/h进行控制,NaOH加入时间为5h,形成氢氧化铬初级沉淀;洗涤压滤得到氢氧化铬初级沉淀B;
步骤3)氢氧化铬沉淀的溶解:按照氢氧化铬:冰醋酸的摩尔比=1:7.05~7.10的比例将步骤2)氢氧化铬沉淀B溶解在冰醋酸中,溶解温度控制在70℃,搅拌5h,溶解后冷却至室温,得三价铬醋酸溶液C;
步骤4)碱式醋酸铬的制备:以步骤3)中氢氧化铬沉淀B的用量为参考,按照氢氧化铬(Cr(OH)3):铬酐(CrO3):水(H2O)的摩尔比=1:2:3.5的比例,配制铬酐(CrO3)的水溶液D;将步骤3)得到的三价铬醋酸溶液C缓慢加入到铬酐水溶液D中,加入时间4h,搅拌并冷却控制体系温度<40℃,得到溶液E;向溶液E中加入还原剂F,将六价铬的铬酐还原为三价铬,其中还原剂F的全部加入量按照还原剂F与铬酐反应的化学计量比计算并过量3%,得到碱式醋酸铬溶液G;
所述的还原剂F,其还原能力应明显强于醋酸且易挥发,可以是甲醇、乙醇等;还原剂F全部加入溶液E中的方式包括首先一次性加入和之后的连续均匀加入,其中一次性加入还原剂F的量,按照铬酐:还原剂F的摩尔比=20:2的量加入,然后缓慢加热至80℃,使还原剂F与铬酐开始发生还原反应,之后的连续均匀加入,加入所需还原剂全部加入量的剩余量,加入时间8h,反应温度98℃。
步骤5)固体碱式醋酸铬的制备:步骤4)得到的碱式醋酸铬溶液G,进行喷雾干燥,得固体无水碱式醋酸铬。
本实施例制备得到的碱式醋酸铬含量>99%,其中氢氧根~5.6%。
与现有技术相比,本发明利用含铬污泥制备的弱酸(醋酸)可溶的氢氧化铬为原料,制备碱式醋酸铬,解决了以氢氧化铬为原料,制备碱式醋酸铬的纯度和利用率问题。本发明通过采用低重金属离子浓度、低碱浓度,通过控制沉淀pH始终处于2~4的范围内,并根据每阶段金属离子浓度及反应过程,进一步控制NaOH加入量和速度控制pH的增长变化,按照长时间、缓慢pH增加工艺制备氢氧化铬沉淀,pH波动小,反应缓慢温和、晶化时间长,有效地控制了现有技术反过程中pH变化范围宽泛,沉淀剂局部浓度过高、分布不均和局部pH剧烈变化,特别是反应后期pH变化剧烈,碱浓度与的Cr3+浓度不匹配,引起颗粒间相互聚集、交联、老化以及Cr3+与Fe3+、Ni2+、Cu2+共沉淀,导致的氢氧化铬沉淀纯度低、颗粒大、弱酸难溶等问题;本发明采用这种沉淀粒度细、分散均匀、纯度高,酸溶性好的氢氧化铬为原料之一,制备碱式醋酸铬,纯度高、铬的利用率高。本发明先以含铬污泥制备的弱酸(醋酸)可溶氢氧化铬为原料制备含三价铬醋酸溶液C,由此为后续铬酐还原反应体系创造出有利的H+浓度反应环境。本发明以氢氧化铬:冰醋酸的摩尔比=1:7.05~7.10的比例,由冰醋酸(HAC)溶解Cr(OH)3,得到Cr(OH)2(AC);由于醋酸属于弱酸,因此步骤3)中Cr(OH)3被醋酸溶解后大多以Cr(OH)2 +离子而不是Cr3+形式存在,与Cr(OH)3直接为原料的反应相比消耗的H+少,同时体系以HAC形式保留的H+多,这为反应后期铬酐还原反应所需H+提供了充分保障,同时Cr(OH)2 +离子的存在,也为碱式醋酸铬的形成提供了方便。
本发明反应过程为:Cr(OH)3+HAC→Cr(OH)2(AC)+H2O;CrO3+0.5CH3OH+3HAC→Cr(AC)3+2.5H2O+0.5CO2,其中:在CrO3还原反应式中,CrO3:HAC=1:3,即本发明体系提供约3分子HAC参加还原反应;而现有技术为CrO3+0.5CH3OH+2.33HAC→1/3Cr3(OH)2(AC)7+11/6H2O+0.5CO2,即直接采用CrO3还原方法制备Cr3(OH)2(AC)7,CrO3:HAC=1:2.33,即现有技术体系仅提供2.33分子HAC参加还原反应;由于铬酐的还原反应需要在酸性条件下进行,在无外来酸的情况下,现有技术反应后期H+浓度不足,会影响铬酐的后期还原反应的进程而无法生成Cr3(OH)2(AC)7。此外,现有技术的反应后期,由于Cr3+转化为Cr(OH)2 +的动力学活性较低,因此形成碱式醋酸铬的转化率慢、组成不稳定。
本发明通过调控反应温度,防止醋酸被铬酐氧化。尽管醋酸是有机物中相对难以氧化的有机物,但是温度较高时也容易被铬酐部分氧化,从而影响碱式醋酸铬的组成;为此,在步骤4)中的三价铬醋酸溶液C与铬酐水溶液D混合时,采取了搅拌缓慢长时间加入(时间4~5h),并控制体系低温<40℃的工艺,以防止了醋酸被铬酐氧化。本发明通过控制还原剂的还原工艺条件,进一步防止了醋酸被铬酐氧化,并确保铬酐的完全被还原。选用还原能力应明显强于醋酸的甲醇、乙醇等为还原剂F,根据电势差理论,甲醇、乙醇等强还原剂会优先与铬酐发生还原反应;由于还原剂F采用首先一次性加入和之后的连续均匀加入工艺,能够确保反应***自起始时,铬酐优先氧化还原剂F并在之后的连续加入过程中始终氧化还原剂F;而还原剂F过量3~5%,反应温度95~98℃,确保了铬酐的完全被还原;未反应过量的还原剂F由于其挥发性,在喷雾干燥工艺时会挥发掉而不影响固体碱式醋酸铬的纯度。
本发明控制反应体系冰醋酸微过量,防止碱式醋酸铬水解。步骤3)氢氧化铬沉淀的溶解中,氢氧化铬:冰醋酸的理论摩尔比为=1:7,而本发明控制的比例为1:7.05~7.10,即冰醋酸微过量;微过量的冰醋酸,主要为步骤5)喷雾干燥过程提供微酸性的气态和固态环境,防止碱式醋酸铬喷雾干燥高温环境发生水解。冰醋酸过量的量对于控制碱式醋酸铬高温水解具有决定性作用,冰醋酸过少无法起到抑制水解的作用,过高会导致碱式醋酸铬碱度下降,而影响纯度。
上述具体实施可由本领域技术人员在不背离本发明原理和宗旨的前提下以不同的方式对其进行局部调整,本发明的保护范围以权利要求书为准且不由上述具体实施所限,在其范围内的各个实现方案均受本发明之约束。
Claims (7)
1.一种含铬污泥制备碱式醋酸铬的方法,其特征在于,将含铬污泥溶于强酸溶液后过滤得到含有三价铬离子以及铁、铜、镍离子的滤液,向其中缓慢加入NaOH,滤液pH由2.0调至4.0,形成氢氧化铬沉淀;将氢氧化铬沉淀溶解于冰醋酸后与铬酐水溶液混合后加入还原剂反应得到碱式醋酸铬溶液;最后经喷雾干燥得到固体无水碱式醋酸铬;
所述的氢氧化铬:冰醋酸的摩尔比=1 : 7.05~7.10,其反应式为Cr(OH)3 + HAC → Cr(OH)2(AC) + H2O;
所述的碱式醋酸铬溶液,按照氢氧化铬:铬酐:水的摩尔比=1 : 2: 3.5的比例,配制铬酐的水溶液;将三价铬醋酸溶液缓慢加入到铬酐水溶液中,加入时间4~5h,搅拌并冷却控制体系温度 < 40℃,得到溶液;向溶液中加入还原剂,将六价铬的铬酐还原为三价铬,其中还原剂的全部加入量按照还原剂与铬酐反应的化学计量比计算并过量3~5%,得到碱式醋酸铬溶液。
2.根据权利要求1所述的含铬污泥制备碱式醋酸铬的方法,其特征是,所述的缓慢加入是指:NaOH加入量和速度按照每小时pH上升速率0.25~0.40△pH/h进行控制,NaOH加入时间为5~8h。
3.根据权利要求1或2所述的含铬污泥制备碱式醋酸铬的方法,其特征是,所述的缓慢加入,同时以速率10转/min搅拌。
4.根据权利要求1所述的含铬污泥制备碱式醋酸铬的方法,其特征是,所述的铬酐的水溶液满足:Cr(OH)3:铬酐:水的摩尔比=1 : 2: 3.5,其反应是CrO3 + 0.5 CH3OH + 3 HAC→Cr(AC)3 + 2.5H2O + 0.5CO2。
5.根据权利要求1所述的含铬污泥制备碱式醋酸铬的方法,其特征是,所述的还原剂,采用甲醇或乙醇,其全部加入量按照还原剂与铬酐反应的化学计量比计算并过量3~5%;
所述的还原剂,其全部加入量包括首先一次性加入和之后的连续均匀加入,其中一次性加入的还原剂量,按照铬酐:还原剂摩尔比=20:1~2的量加入,之后的连续均匀加入,加入所需还原剂全部加入量的剩余量。
6.根据权利要求1或5所述的含铬污泥制备碱式醋酸铬的方法,其特征是,所述的还原反应,具体为:一次性加入的还原剂加入后,缓慢加热至80℃,使还原剂与铬酐发生还原反应,之后的连续均匀加入,加入时间6~8h,反应温度95~98℃。
7.根据权利要求1或2或4或5所述的含铬污泥制备碱式醋酸铬的方法,其特征是,具体包括:
步骤1)三价铬离子浸出:将含铬污泥溶于强酸溶液,搅拌反应,溶解的pH值控制在2;过滤,得到含有三价铬离子以及铁、铜、镍杂质离子的滤液A,使固液分离;
步骤2)氢氧化铬沉淀的制备与杂质离子的分离:将步骤1)得到的滤液A稀释至含Cr3+量1~3%,缓慢均匀加入NaOH溶液,具体为:NaOH加入量和速度按照每小时pH上升速率0.25~0.40△pH/h进行控制,NaOH加入时间为5~8h并同时以速率10转/min进行搅拌,最终pH由2.0上升至最终4.0,形成氢氧化铬沉淀;洗涤压滤得到氢氧化铬沉淀B;
步骤3)氢氧化铬沉淀的溶解:按照氢氧化铬:冰醋酸的摩尔比=1 : 7.05~7.10的比例将步骤2)氢氧化铬沉淀B溶解在冰醋酸中,溶解温度控制在70℃,搅拌3~5h,溶解后冷却至室温,得三价铬醋酸溶液C;
步骤4)碱式醋酸铬的制备:以步骤3)中氢氧化铬沉淀B的用量为参考,按照氢氧化铬:铬酐:水的摩尔比=1 : 2: 3.5的比例,配制铬酐的水溶液D;将步骤3)得到的三价铬醋酸溶液C缓慢加入到铬酐水溶液D中,加入时间4~5h,搅拌并冷却控制体系温度 < 40℃,得到溶液E;向溶液E中加入还原剂F,将六价铬的铬酐还原为三价铬,其中还原剂F的全部加入量按照还原剂F与铬酐反应的化学计量比计算并过量3~5%,得到碱式醋酸铬溶液G;
步骤5)固体碱式醋酸铬的制备:步骤4)得到的碱式醋酸铬溶液G,进行喷雾干燥,得固体无水碱式醋酸铬。
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Citations (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101816829A (zh) * | 2010-04-09 | 2010-09-01 | 河南金谷环保工程设备有限公司 | 一种铬渣解毒工艺 |
CN101979369A (zh) * | 2010-10-15 | 2011-02-23 | 陕西科技大学 | 一种利用甲酸还原铬酐制备甲酸铬的方法 |
CN102965455A (zh) * | 2012-10-29 | 2013-03-13 | 浙江特力再生资源有限公司 | 一种利用鞣革铬泥制备碱式硫酸铬鞣液的方法 |
CN103613134A (zh) * | 2013-12-04 | 2014-03-05 | 刘长胜 | 一种以褐煤蜡为还原剂制备碱式硫酸铬-铬鞣剂的方法 |
CN103642951A (zh) * | 2013-12-04 | 2014-03-19 | 曲靖众一精细化工股份有限公司 | 一种利用生产s蜡的氧化废液生产铬鞣剂的方法及其装置 |
CN103849765A (zh) * | 2012-12-04 | 2014-06-11 | 中国科学院过程工程研究所 | 一种沉淀分离与回收钒铬溶液中钒和铬的方法 |
CN103936073A (zh) * | 2014-04-30 | 2014-07-23 | 东北大学 | 一种镁铬铁矿硫酸浸出液制取碱式硫酸铬的方法 |
CN104609473A (zh) * | 2014-12-18 | 2015-05-13 | 北京矿冶研究总院 | 一种磷酸铬制备碱式硫酸铬的方法 |
CN107324303A (zh) * | 2017-09-04 | 2017-11-07 | 青川县天运金属开发有限公司 | 一种从多金属危险废物中分离精制铁、铬的方法 |
CN107954474A (zh) * | 2018-01-02 | 2018-04-24 | 河钢股份有限公司承德分公司 | 一种利用钒铬溶液生产钒产品及碱式硫酸铬的方法 |
CN109456151A (zh) * | 2017-09-06 | 2019-03-12 | 靳跃春 | 制备含有六价铬的氧化剂的方法 |
CN111304444A (zh) * | 2020-03-26 | 2020-06-19 | 无锡中天固废处置有限公司 | 一种含铬污泥中分离回收铜、铁、锌、镍、铬的处理方法 |
CN113233507A (zh) * | 2021-06-15 | 2021-08-10 | 湖北振华化学股份有限公司 | 一种从生产甲萘醌的残液制备碱式硫酸铬的方法 |
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2021
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Patent Citations (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101816829A (zh) * | 2010-04-09 | 2010-09-01 | 河南金谷环保工程设备有限公司 | 一种铬渣解毒工艺 |
CN101979369A (zh) * | 2010-10-15 | 2011-02-23 | 陕西科技大学 | 一种利用甲酸还原铬酐制备甲酸铬的方法 |
CN102965455A (zh) * | 2012-10-29 | 2013-03-13 | 浙江特力再生资源有限公司 | 一种利用鞣革铬泥制备碱式硫酸铬鞣液的方法 |
CN103849765A (zh) * | 2012-12-04 | 2014-06-11 | 中国科学院过程工程研究所 | 一种沉淀分离与回收钒铬溶液中钒和铬的方法 |
CN103613134A (zh) * | 2013-12-04 | 2014-03-05 | 刘长胜 | 一种以褐煤蜡为还原剂制备碱式硫酸铬-铬鞣剂的方法 |
CN103642951A (zh) * | 2013-12-04 | 2014-03-19 | 曲靖众一精细化工股份有限公司 | 一种利用生产s蜡的氧化废液生产铬鞣剂的方法及其装置 |
CN103936073A (zh) * | 2014-04-30 | 2014-07-23 | 东北大学 | 一种镁铬铁矿硫酸浸出液制取碱式硫酸铬的方法 |
CN104609473A (zh) * | 2014-12-18 | 2015-05-13 | 北京矿冶研究总院 | 一种磷酸铬制备碱式硫酸铬的方法 |
CN107324303A (zh) * | 2017-09-04 | 2017-11-07 | 青川县天运金属开发有限公司 | 一种从多金属危险废物中分离精制铁、铬的方法 |
CN109456151A (zh) * | 2017-09-06 | 2019-03-12 | 靳跃春 | 制备含有六价铬的氧化剂的方法 |
CN107954474A (zh) * | 2018-01-02 | 2018-04-24 | 河钢股份有限公司承德分公司 | 一种利用钒铬溶液生产钒产品及碱式硫酸铬的方法 |
CN111304444A (zh) * | 2020-03-26 | 2020-06-19 | 无锡中天固废处置有限公司 | 一种含铬污泥中分离回收铜、铁、锌、镍、铬的处理方法 |
CN113233507A (zh) * | 2021-06-15 | 2021-08-10 | 湖北振华化学股份有限公司 | 一种从生产甲萘醌的残液制备碱式硫酸铬的方法 |
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