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锰渣是电解锰行业的一个重大环境问题。本论文结合电解锰行业的情况,对锰渣进行二次提取,达到无害化、资源化的目的。在实验中,考虑提取剂种类、提取时间、提取温度、超声波作用对锰、氨氮提取效果的影响;根据实验结果选择最佳提取条件;并采用离子解吸模型对提取过程进行动力学分析。得到的主要结论如下:
(1)锰渣中残留的锰总量36.48mg/g(干渣)。以可提取态为主,含量为29.43 mg/g(干渣),其中水溶态锰为主(21.23mg/g)可以视为物理吸附态;其余部分可以视为物理化学吸附态。提取过程可以视为离子解吸过程。
(2)提高提取时的液固比能够有效提高锰的提取效果,结合实际情况本实验采用液固比10;
(3)以蒸馏水为提取剂能够将水溶态锰(物理吸附)完全提取出来,并且随着时间的增加,也能将物理化学吸附态的锰提取出来,并且提取过程可以分为两个阶段,即初始的快速解吸反应之后伴随着一个缓慢的解吸反应。25℃下,反应60min,锰提取率达40.50%:50℃下,反应60min,锰提取率达42.53%。
蒸馏水提取氨氮的效果优于对锰的提取效果,氨氮的提取过程同样可以分为快速解吸和缓慢解吸两个阶段。25℃下,反应60min,氨氮提取率达57.90%;50℃下,反应50min,锰提取率达66.12%。
(4)以阳极液为提取剂,对锰的提取效果优于蒸馏水提取。25℃下,反应10min就能够将水溶态锰完全提取出来,锰提取率为46.50%:并且随着时间的增加,提取量先增加然后又出现下降趋势,反应40min,锰提取率达到最高为55.15%。50℃下,反应10min就能够将大部分可提取态锰提取出来,锰提取率为67.76%。
阳极液提取氨氮的效果比蒸馏水提取效果差,并且随着时间提取量先增加后减少。
(5)较高的温度能促进提取过程。能够加快提取过程,较快达到最大值;并且能够有效提高提取量。
(6)超声波能够促进蒸馏水对锰的提取效果,同样是25℃,反应30min,超声波作用下提取率为42.65%,而振荡反应的提取率为36.80%。但是超声波作用不利于氨氮的提取。
(7)对锰的最佳提取条件是使用阳极液在50℃下反应30min,提取率达67.76%,采用超声波作用会更好;对氨氮的最佳提取条件是使用蒸馏水在50℃下反应30min,提取率达65.40%,但不采用超声波作用。
(8)蒸馏水振荡混合、超声波混合提取锰、氨氮的过程符合一级反应、二级反应方程,相关系数>0.9;阳极液提取锰的过程符合一级反应、二级反应方程,相关系数>0.9;但是阳极液提取氨氮的过程不符合常用的离子解吸动力学方程,情况较为复杂。