隨著國際對燃油要求的提高,煉油廠廣泛采用烷基化法生產高辛烷值的烷基化油以滿足需求。以烷基化裝置加工生產高辛烷值的烷基化汽油時,需用濃度為98%的硫酸作為催化劑,由此產生含有大量有機物的烷基化廢硫酸,給生態(tài)環(huán)境帶來了巨大的危害。為了使烷基化廢硫酸得到資源化、無害化處理,本文以軟錳礦為氧化劑對烷基化廢硫酸中的有機物進行氧化降解,經硫鐵礦還原浸出的硫酸錳濾液采用MnO2/活性炭(AC)組合工藝進一步氧化降解和吸附深度去除溶液中的有機物,然后經過除雜、高溫結晶制備出工業(yè)級一水合硫酸錳。以還原浸出階段產生的濾渣作為原料,經過焙燒-熱還原法制備出Fe3O4/C復合材料,研究了其作為催化劑催化雙氧水氧化降解模擬有機染料廢水。主要結果如下:(1)以總有機碳(TOC)去除率為指標探究反應時間、反應溫度對軟錳礦氧化降解烷基化廢硫酸中有機物的影響,并采用FT-IR、SEM、RM、XPS、XRD等表征手段初步分析該氧化降解過程的機理。實驗結果表明,當氧化降解階段反應溫度為95℃、反應時間為1 h時溶液TOC去除率和錳浸出率分別為46%和16.44%。由不同反應時間的溶液和固體的FT-IR圖可知,軟錳礦能將廢硫酸中的有機物氧化降解并礦化為H2O和CO2。由SEM分析結果可知,軟錳礦對烷基化廢硫酸中有機物的氧化降解是從表面開始再反應到內部;由XPS、XRD和RM分析結果可知,軟錳礦在與有機物反應過程中MnO2物相消失,生成Mn2O3等中間物,錳元素在反應中經歷以下階段:Mn(Ⅳ)→ Mn(Ⅲ)→ Mn(Ⅱ)。氧化降解后加入硫鐵礦進行還原浸出,當浸出反應時間為4 h、硫酸濃度為1.5 mol/L、n(FeS2/MnO2)為0.55/1、液固比為4、轉速為400 r/min-1時,錳浸出率可達98.3%,TOC去除率為58.53%,這一階段TOC去除率較上一階段提高了 12.35%,由紅外分析結果可知,該階段有機物的去除是一個氧化降解反應。(2)還原浸出的溶液采用MnO2進行深度氧化降解,當MnO2用量為m(MnO2/H2SO4)=0.4/1,反應溫度為常溫,反應時間為1.5 h,pH值為2.3的條件下,溶液的TOC去除率為66%。由FT-IR分析結果可知,mnO2與有機物的反應是一個氧化降解反應。所得濾液進一步采用AC進行吸附,當AC用量為m(AC/H2SO4)=0.11/1,吸附時間為1 h,吸附溫度為常溫的條件下,溶液的TOC去除率為84.11%。由AC反應前后的FT-IR分析可知,AC對有機物的去除主要是通過吸附作用。(3)除鐵、除重金屬后的硫酸錳濾液經過高溫結晶后可得一水合硫酸錳產品,產品經過XRF和化學法分析后可知,產品中MnSO4·H20的含量99.4%,鐵離子含量0.1%,其他不溶性雜質含量0.4%,符合工業(yè)級硫酸錳的要求。XRD和FT-IR分析表明,所得一水合硫酸錳產品與分析純一水合硫酸錳產品的晶型和紅外吸收峰基本一致,進一步驗證所得硫酸錳產品的純度。(4)利用還原浸出階段產生的濾渣為原料,經過馬弗爐焙燒后制得燒渣,再將燒渣與可溶性淀粉混合后在管式爐中高溫還原制備得到Fe3O4/C復合材料。分別對以剛果紅為代表的陽離子染料和以番紅花紅T為代表的陰離子染料進行處理,分析了 Fe3O4/C復合材料在參與H2O2對染料的去除過程中所起的作用。實驗結果表明對染料的去除效果依次如下:Fe3O4/C復合材料+H2O2燒渣+H2O2Fe3O4/C復合材料燒渣H2O2,而且Fe3O4/C復合材料+H2O2構成的類Fenton體系在相對陰離子染料和陽離子染料都有較好的去除效果,而且反應在中性的條件下進行能使染料的去除率達95%以上。
【學位單位】：廣西大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：X742;TQ137.12
【部分圖文】：

ù?碓夯??狹蛩嶂票噶驍?募捌浞轄?試椿??茫崳?對－些金屬離子的吸附作用會比對有機物的吸附作用要大一些。如圖１－２展示了含水錳??氧化物對Ｓｒ（Ｈ２０）８２＋水合物的吸附圖解說明，其過程主要包括由靜電作用力主導的外層??吸附、由氫鍵主導的中層吸附和由共價鍵主導的內層吸附。??ｅ鍶??？表面羥棟??外運吸附?中層吸附?內戾吸附??（靜屯作用力）?（氫鍵）?（并價鍵）??圖１－２含水錳氧化物對Ｓｒ（Ｈ２０）８２＋水合物的吸附圖解模式１２４１??Ｆｉｇ．?１－２?Ｄｉｆｆ

性質如下：硫酸含量為９０．５％，有機物含量為７％，密度為１．８?ｇ／ｍＬ，?ＴＯＣ為４０７２０?ｍｇ／Ｌ。??實驗使用的軟錳礦、硫鐵礦原料來自欽州南�；び邢薰尽Ｊ褂茫兀遥膶Ρ緦嶒�??使用的礦物粉末進行物相分析，其結果如圖２－１所示。圖２－ｌａ表示的是軟錳礦的物相組??成，錳在礦物中主要以Ｍｎ０２的形式存在；圖２－ｌｂ表示的是硫鐵礦的物相組成，Ｆｅ在??礦物中主要以ＦｅＳ２的形式存在。原料的主要化學成分見表２－１，從表中可以看出軟猛礦??中存在的主要元素有Ｍｎ、Ｆｅ、Ｓｉ，還有少量的Ａｌ、Ｂａ等。硫鐵礦中主要的元素有Ｆｅ、??Ｓ、Ｓｉ，還含有少量的Ｃａ、Ａ１等。二氧化錳的質量分數(shù)為３２．１１％，硫鐵礦中二硫化亞??鐵質量分數(shù)為６０％。使用ＢＥＴ測定儀對軟錳礦進行分析，可得其比表面積為２０．０３ｍ２／ｇ，??孔徑為２０．０３ｎｍ。??１６??

Ｆｉｇ．?２－４?Ｅｆｆｅｃｔ?ｏｆ?ｒｅａｃｔｉｏｎ?ｔｉｍｅ?ｏｎ?ＴＯＣ?ｒｅｍｏｖａｌ??原浸出工藝條件對錳浸出率的影響??硫鐵礦用量的影響??軟錳礦用量為５０?ｇ、液固比為４、反應溫度為９５?Ｔ、氧化降解階段反應時間為浸出階段反應時間為４ｈ、硫酸濃度為１．５ｍｏＬＬ、轉速４００ｒ／ｍｉｎ的條件下，ｃＳ２／Ｍｎ０２）分別為?０．１５、０．２５、０＿３５、０．４５、０．５５、０．６５?時的錳浸出率，結果如圖?２－閣２－５?？以石？出，在Ｋ他條件＋變的情況Ｆ，硫鐵礦的用量對錳浸出率有顯箸隨矜ｎ（ＦｅＳ２／Ｍｎ〇２）從０．２５上升至０．５５的過程中，錳浸出率從６１％上升至９８．３％。??加硫鐵礦用量至／ｚ（ＦｅＳ２／Ｍｎ０２）至０．６５的過程中，錳浸出率僅上升０．５％。這是硫鐵礦用量的增加，溶液中具有還原件的：價鐵離子的量的增多，使鋱礦中以二價的形式浸出，而Ｇ繼續(xù)增加硫鐵礦的丨ＵＭ．錳浸出率變化不大，這是由］
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本文編號：2886496