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《辽宁工业大学》 2019年
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酸洗废液制备纳米氧化铁研究

陈杰  
【摘要】:酸作为一种清洗剂在冶金、机械及金属制品加工等行业得到广泛应用。当酸液中酸的浓度降低到一定程度时,其清洗效果显著下降而成为废酸液(或称酸洗废液)。酸洗废液酸性强并含有大量的金属离子,被列为危废进行管理,如不妥善处理会造成严重的环境污染及资源浪费。纳米氧化铁具有良好耐光性、磁性和对紫外线具有良好的吸收和屏蔽效应,可广泛应用于闪光涂料、油墨、塑料、皮革、汽车面漆、电子、高磁记录材料、催化剂以及生物医学工程等方面。不同形貌、尺寸的氧化铁纳米材料由于特殊的纳米效应表现出独特的优势。因此,关注纳米氧化铁颗粒的合成、表征和性能研究具有重要意义。本课题研究了用盐酸酸洗废液制备纳米氧化铁颜料,对废酸进行了资源化处理,并得到性能优良的纳米氧化铁产品。本文可主要分为四部分,第一部分是测定酸洗废液中的组分含量,根据试验可确定废液中含有大量的氯化亚铁(FeCl_2),浓度在6%左右,同时含有少量的氯化铁(FeCl_3),浓度在1%左右,以及最主要的残酸(HCl)成分,且其浓度高达15%以上;第二部分介绍氯化亚铁的制备及溶液的除杂,在进行多组试验后可以确定每100g酸洗废液至少与35g废氧化铁皮反应,方能生成质量浓度在22%左右的氯化亚铁溶液。对其进行稀释并投入高锰酸盐,采用絮凝沉淀法进行除杂,最后成功的去除了Mn~(2+)、Cr~(3+)等金属离子杂质,并得到高纯度的氯化亚铁溶液;第三部分以氯化亚铁为原料,采用超声-沉淀法,制备纳米氧化铁。先采用单因素试验法考察原料(FeCl_2)浓度、沉淀剂(NH_3·H_2O)浓度、分散剂(PVP)用量、煅烧温度及超声时间等试验条件对产品粒径的影响。再根据5因素4水平的正交试验表格进行16组制备纳米氧化铁的试验,并对试样采用XRD和场发射扫描电镜两种方法进行表征,最后能够得到最佳条件,既在FeCl_2浓度为18g/L、NH_3·H_2O浓度为5%、PVP用量为2g、煅烧温度800℃左右、超声时间30min时,能够得到质量均一且颗粒分散的30nm左右的球形α-Fe_2O_3颗粒;第四部分为纳米氧化铁颜料的应用研究及性能比较,根据试验可以得到纳米氧化铁用作颜料制备复合涂料时,铅笔硬度可达到4H、浸泡在0.01mol/L的酸碱液中3天以上才会出现褪色及开裂等现象,综合比较确定纳米氧化铁颜料比普通有机颜料表现更为突出。
【学位授予单位】:辽宁工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2019
【分类号】:TB383.1;TQ138.11;X703

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