《電鍍廢水與酸洗廢液微波水熱製備複合鐵氧體的研究》是依託上海大學，由陳丹擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：電鍍廢水與酸洗廢液微波水熱製備複合鐵氧體的研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：陳丹
- 依託單位：上海大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
根據複合鐵氧體種類可變、組分比例可調特性，巧妙利用電鍍廢水所含多種金屬和酸洗廢液豐富的亞鐵源作為複合鐵氧體的合成基礎，藉助微波水熱技術，誘導電鍍污水中Ni、Cr、Zn、Cu等重金屬在複合鐵氧體晶格中得到快速高效的束縛穩定，從而實現電鍍廢水和酸洗廢液微波水熱協同處理。.本研究採用鋼鐵行業的酸洗廢液作為電鍍廢水微波水熱資源化的鐵源補充劑，按照調控形成複合鐵氧體淨化重金屬污染物的構想，利用微波水熱合成技術，系統研究複雜金屬離子共存體系複合鐵氧體誘導形成的熱力學、動力學和相平衡關係，重點探索電鍍廢水與酸洗廢液微波水熱法製備複合鐵氧體的基礎性科學問題，以期實現兩種危險廢物的協同資源化，從而為電鍍廢水和鋼鐵行業酸洗廢液二者的綜合處理及改善電鍍清潔生產工藝提供行之有效的思路。
結題摘要
近年來重金屬廢水的治理問題受到廣泛關注。本研究從模擬體系和實際體系兩個方面深入探討採用微波水熱法製備多種結晶良好的磁性材料，並將其套用於印染污染物的去除，在淨化重金屬廢水的同時，實現處理後產物的高附加值資源化。本研究在模擬體系下成功製備了四種類型鐵氧體，包括未摻雜鐵氧體Fe3O4；Fe2+被Ni2+和Zn2+取代的鎳鋅型鐵氧體；Fe2+被Ni2+、Zn2+和Cu2+取代的鎳鋅銅型鐵氧體；Fe2+被Ni2+、Zn2+及Fe3+被Cr3+取代的鎳鋅鉻型鐵氧體。研究不同金屬離子摻雜對鐵氧體晶格的影響，結果表明Ni2+摻雜有利於鐵氧體的磁性，少量Cr3+摻雜改善了二價和三價離子的分布。此外，還研究了微波水熱合成條件對晶體生長的影響，研究表明溫度升高晶粒尺寸增長明顯，溫度對晶粒生長起主要作用。本研究首次採用兩步微波水熱法製備了納米磁性複合材料，在n(Zn2+:Cr3+)=2:1、pH=6條件下，製得Fe3O4依附在LDH片層表面的Fe3O4/Zn2Cr-LDH納米複合材料，LDH與Fe3O4質量比為3:1，其尺寸在150～200nm左右，比表面積為114 m2/g，比飽和磁化強度為22.6 emu/g。同時，比較了不同磁性複合材料作為吸附劑對甲基橙的吸附特性，結果表明兩類材料均具有較好的吸附性，且Fe3O4/Zn2Cr-LDH比純Zn2Cr-LDH擁有更強的吸附能力，其對於甲基橙的最大吸附量可達1.64 mmol/g。在實際廢水體系中，針對酸洗廢液+酸洗廢液、酸洗廢液+電鍍廢水+外加鐵源及酸洗廢液+電鍍廢水三個體系的研究表明：製備所得的粉體磁性較強，分散性好，並有較好的穩定性，且通過回響曲面法探索了合成的最優條件：在酸洗廢液+電鍍廢水+外加鐵源的體系中，最優製備條件為廢水體積比（V酸洗廢液:V電鍍廢水=0.20），反應 pH 值 11，反應時間 15min，產物比飽和磁化強度為 47.374emu/g；在酸洗廢液+電鍍廢水的體系中，第二步微波水熱的較優合成條件為pH值6.4～7.3、合成時間35～59min和合成溫度112～142oC。在上述體系中，對重金屬廢水的淨化均滿足國家污水排放標準，實現了預期目標。同時，本研究還初步探討了在酸洗廢液+電鍍廢水體系製備的納米磁性複合材料的吸附性能及機理，並巧妙設計了該材料的製備、套用和回收，展現了該廢物基磁性複合材料的套用前景。
