论文资料-铁沉淀物制备氧化铁红颜料的研究（word）可编辑

论文资料-铁沉淀物制备氧化铁红颜料的研究（word）可编辑 文章编号: 用铁屑烟气脱硝过程中生成沉淀物制铁红颜料 12马乐凡～童志权 (1. 长沙理工大学 化学与环境学院，湖南 长沙410076; 2. 湘潭大学 环境工程系，湖南 湘潭，411105) 摘 要:用X-射线衍射分析了用铁屑进行烟气脱硝过程中形成铁沉淀物的结构和组成，重点研究了用过程 中生成的铁沉淀物制备氧化铁红颜料的工艺。研究结果明，过程中所得的铁沉淀物经风干后外观为桔黄 色，化学成分与铁黄相同;用该沉淀物制备铁红颜料的最佳条件为煅烧温度600~700?，煅烧时间50min， 水悬浮液pH值7，在此条件下，可生产出符合国家一级品的氧化铁红颜料。 关键词:烟气脱硝;铁沉淀物;煅烧;铁红颜料 中图分类号:X705 文献标识码:A Manufacture of Iron Oxide Red Pigments from the Precipitate Formed in the Process of Removal of NOx with Iron Filings 12 MA Le-fan, TONG Zhi-quan (1College of Chemical & Environmental Engineering, Changsha University of Science and Technology, Changsha, Hunan; 2 Department of Environmental Engineering, Xiangtan University, Xiangtan, Hunan) ABSTRACT:The structure and constitute of the precipitate formed in the process of removal of NOx with iron filings is analyzed with X-ray diffraction. The technology of manufacturing iron oxide red pigments from the precipitate is investigated emphatically. The results demonstrated that the iron precipitate dried by air appears saffron and its chemical composition is the same as iron oxide yellow pigments. The optimum conditions for manufacturing iron oxide red pigments from the precipitate is calcinations temperature 600~700?, calcinations time 50min and pH of the suspension aqueous solution 7. Under the conditions, high-grade iron oxide red pigments can be produced. Key words:removal of NOx from flue gas; iron precipitate; calcinations; iron oxide red pigments 燃烧过程中产生的NO是大气的主要污染相中分离出来。 X 物之一，开发简单、廉价、适用的NO控制新本文用X-射线衍射分析了脱硝过程中形成x 技术是近30年来大气污染控制领域的一个热门铁沉淀物的结构和组成，重点研究了利用脱硝过 [1~6]2+课题。在以前的研究中，提出了“Fe螯合程中生成的铁沉淀物制备氧化铁红颜料的工艺。 剂吸收-铁屑(铁粉)还原-酸吸收”回收法脱除 2+烟气中NO的新。首先用Fe螯合剂将烟1 试验部分 x 气中的NO络合，使之进入液相，同时用铁屑(铁 粉)将被络合的NO还原为氨，产生的氨随处理1.1 铁沉淀物制备氧化铁红颜料试验方法 后的烟气带出，用磷酸或硫酸吸收，即可以制得取脱硝后溶液，过滤分离出其中Fe(OH)x磷酸铵或硫酸铵肥料。脱硝过程中，铁屑(铁粉)沉淀物后，用稀HSO和NaOH溶液调节pH值 24生成了Fe(OH)沉淀物，该沉淀物容易从液x 收稿日期:2007-5-21 基金项目:湖南省自然科学基金资助项目(06JJ50085)。 作者简介:马乐凡(1965-)，男，湖南长沙市人，长沙理工大学教授，博士，主要从事大气污染控制的研 究。邮箱:mlf1001@126.com。 1 的蒸溜水洗涤沉淀物，检测滤液的pH值，直至2.1 铁沉淀物X-射线衍射分析 达到预定pH值后，滤干滤液，把沉淀物放入烘脱硝过程中生成的Fe(OH)沉淀物经自x箱中，在105?烘干;然后，转入坩埚中，放入然风干后，进行了X-射线衍射分析，所得结果国产KSW-80-13型高温电炉，在一定温度下煅如图1所示。 烧一段时间，即得到氧化铁红颜料。 从图1可见，脱硝过程所得的铁沉淀物的3 3+个主峰与FeOOH的标准谱线十分吻合。脱硝1.2 分析与检测 [2]脱硝过程中得到的Fe(OH)沉淀物用蒸过程反应机理的研究结果表明，过程中所得沉x 馏水洗涤数次后，自然风干，用日本理学淀物的主要成分是Fe(OH)，而Fe(OH)在自然22D/max-3C型X-射线衍射仪分析沉淀物的组成和风干过程中被空气中的O氧化成了Fe(OH)，23结构。 干燥后即成了FeO?HO晶体。即: 232 氧化铁红颜料中铁含量、105?挥发物、水2Fe(OH)+0.5O?FeO•HO，HO (1) 222322[7]溶物和的测定按文献中的方法进行。 该风干沉淀物的外观为桔黄色，化学成分与铁黄 溶液的pH值用美国Model 520A pH计进行相同。 检测。 2.2 铁沉淀物制备氧化铁红颜料 1.3 主要化学试剂 2.2.1 铁沉淀物煅烧制备氧化铁红颜料 参数的确定 氢氧化钠:分析纯，汕头市光华化工厂生产; 将脱硝过程中所得的铁沉淀物在105?烘硫酸:分析纯，上海化学试剂总厂生产。 干后，置于坩埚中，在马沸炉中煅烧即变成了红 棕色的氧化铁红颜料，过程的化学反应为: 2 结果与讨论 ,FeO•HOFeO，HO (2) ,,,232232 图1 铁沉淀物X-射线衍射分析结果 Figure 1 Result of iron precipitate X-ray diffraction analysis 研究表明，影响该方法制备氧化铁红颜料的向蓝相发展;水悬浮液的pH值对颜料颜色几乎 [8]主要因素有沉淀物水悬浮液pH值、煅烧温度没有影响。 表1 制备氧化铁红颜料的正交试验条件 和煅烧时间。为了确定过程最佳的工艺参数，设 Table 1 Orthogonal experimental conditions for 计了3因素3水平的正交试验，试验条件如表1 preparation of ferric oxide red pigment 所示，正交试验的结果见表2，结果的分析见图 2-图4。 煅烧温度煅烧时间水悬浮液水平 从表2中可见，在试验条件下，煅烧时间和/? /min pH值 煅烧温度对铁红颜料颜色的影响很大。当煅烧时1 500 30 5 间为30min时，颜料为棕黄色，煅烧时间延长，2 600 50 6 色光向蓝相发展;同样，煅烧温度升高，色光也3 700 70 7 2 表2 制备氧化铁红颜料的正交试验结果 Table 2 Orthogonal experimental results of preparation of ferric oxide red pigment 实 验 条 件 实 验 结 果 序号 煅烧温度煅烧时间水悬浮液pH铁含量/% 水溶物105?挥发物颜料颜色 /? /min 值 /% /% 1 500 30 5 81.1 0.32 0.28 棕黄色 2 500 50 6 82.3 0.26 0.18 棕红色 3 500 70 7 88.3 0.21 0.12 棕红色 4 600 30 6 84.7 0.18 0.13 棕黄色 5 600 50 7 89.3 0.16 0.12 棕红色 6 600 70 5 83.3 0.15 0.12 棕红色 7 700 30 7 88.7 0.15 0.11 棕黄色 8 700 50 5 86.1 0.14 0.10 棕红色 9 700 70 6 83.9 0.14 0.10 深棕色 图2 正交试验条件对铁含量的影响 Figure 2 Effect of orthogonal experimental conditions on iron content 图3 正交试验条件对水溶物的影响 Figure 3 Effect of orthogonal experimental conditions on water soluble substance content 从图2中可见，在试验条件下，影响铁了溶液中，使铁沉淀物中Fe(OH)的纯度增3红颜料铁含量的首要因素是水悬浮液的pH加，并且pH值从6升高7时，铁沉淀物中值，当pH值从5升高到6时，铁含量略有Fe(OH)的纯度迅速增加，因此颜料中铁含3 提高，而当pH值从6升高7时，铁含量增量增长迅速。煅烧温度和煅烧时间对铁含量长迅速。这是因为沉淀物中的某些在煅烧时的影响不大。 损失的少量组分随pH值增加而更多的进入 3 图4 正交试验条件对挥发物的影响 Figure 4 Effect of orthogonal experimental conditions on volatile content 从图3、图4中可见，煅烧温度是影响铁红间和水悬浮液pH值对铁红颜料产品质量指标的颜料水溶物含量和105?挥发物含量的首要因影响，可以得出利用脱硝过程产生的铁沉淀物制素，当煅烧温度从500?升高到600?时，二者备铁红颜料的最佳条件为煅烧温度600~700?，的值均迅速降低，随后降幅减缓;煅烧时间是影煅烧时间50min，水悬浮液pH值7。 响铁红颜料水溶物含量和105?挥发物含量的2.2.2 铁沉淀物煅烧制备氧化铁红颜料次要因素，煅烧时间从30min增加到70min，水试验结果 溶物含量和105?挥发物含量几乎呈直线下降。取煅烧温度为650?、煅烧时间50min、水这是因为铁沉淀物中吸附有少量未洗尽的悬浮液pH值7，用脱硝过程中产生的铁沉淀物Fe(SO)、(NH)SO等溶解和挥发性的杂质，制备铁红颜料，其质量如表3所示。 243424 随着煅烧温度和时间的延长，这些杂质在铁红颜从表3中可见，试验制备的氧化铁红颜料的料中的含量降低，因此，颜料的水溶物含量和铁含量、水溶物和105?挥发物均超过国家一级105?挥发物含量降低。水悬浮液pH值对铁红品标准，其颜色符合一级品的要求。因此，用脱颜料水溶物含量和105?挥发物含量的影响最硝过程中所得的沉淀物可生产出符合国家一级小。 品标准的氧化铁红颜料。 根据以上分析，综合考虑煅烧温度、煅烧时 表3 制备的氧化铁红颜料质量 Table 3 Quality of ferric oxide red pigment prepared 质量指标 铁含量/% 水溶物/% 105?挥发物/% 颜色 一级品 75 1.0 1.0 近似~微 GB1863-89标准 合格品 67 1.5 2.0 稍 试验自制氧化铁红颜料 89.6 0.15 0.12 微 3)用脱硝过程中生成的铁沉淀物可生产出3 结论 符合国家一级品标准的氧化铁红颜料。 1)X-射线衍射分析结果表明，脱硝过程所[参考文献] [1] Ma Lefan, Tong Zhiquan, Zhang Junfeng. Removal of 得的铁沉淀物风干后形成了FeO.HO晶体，其2323+NO from Flue Gas with Iron Filings Reduction 3个主峰与FeOOH的标准谱线十分吻合;该x Following Complexing absorption in Ferrous Chelates 风干沉淀物的外观为桔黄色，化学成分与铁黄相 Aqueous Solutions[J]. Journal of The Air & Waste 同。 Management Association. 2004,54:1543-1549. 2)正交试验结果表明，用脱硝过程产生的[2] 马乐凡, 童志权. 液相络合-铁粉还原-酸吸收回收法脱铁沉淀物制备铁红颜料的合适条件为煅烧温度除烟气中NO机理的研究[J]. 环境科学学报,.2005, X600~700?，煅烧时间50min，水悬浮液pH值7。 (5) :637-642. 4 Ma Lefan, Tong Zhiquan. A mechanism study of removal of NOx from flue gas with the recovery process of absorption with acid following complex in aqueous solution and reduction with iron powder[J]. Acta Scientiae Circumstantiae. 2005, (5) :637-642. [3] 马乐凡, 童志权. 液相络合-铁屑还原-酸吸收回收法脱 [J]. 环境化学,2006, 25(6):761-764. 除烟气中NOX Ma Lefan, Tong Zhiquan. Removal of NOx from flue gas with the recovery process of absorption with acid following complex in aqueous solution and reduction with iron filings [J]. Environmental Chemistry. 2006, 25(6):761-764. [4] 童志权, 马乐凡. 一种脱除废气中一氧化氮的方法[P]. 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