二氧化碳的铬渣封存及其对六价铬淋溶

摘要

近年来温室效应一直是人们议论的热点，二氧化碳减排问题更是得到国际社会的广泛关注。二氧化碳的大量排放不仅给经济发展带来阻碍，也给人们的生产生活带来困扰。为缓解温室效应，二氧化碳的捕集与储存(CCS)得到快速发展，其中的矿物储存二氧化碳被寄予了厚望。由于直接用矿物储存二氧化碳会涉及到矿物的开采和制备，成本和能源投入较大，而碱性工业废物具有来源广，价格低廉等优势，是矿物最适合的替代品。作为碱性工业废物之一，铬渣的堆积存放和不及时处置对周边环境和人们生活造成巨大困扰，尤其是铬渣中的六价铬迁移能力强、水溶性大，且具致癌性，危害极大。本文将铬渣处理和二氧化碳减排问题进行有机的结合，利用二者自身的特有性质，以达到共同处理的目的。
　　本文首先组建了铬渣储存二氧化碳装置，考察了温度、水渣比、反应压力和时间等因素对铬渣储存二氧化碳的影响，并利用X射线衍射图谱分析(XRD)和热重分析(TG)等技术，探究了铬渣的二氧化碳储存量和终产物。其次，利用二氧化碳气体的酸性性质，研究了其和水形成的酸性淋溶剂对铬渣中六价铬的淋溶能力，并考察了在淋溶过程中铬渣对二氧化碳的固定效果。
　　在铬渣储存二氧化碳实验过程中，最佳的反应条件是温度为120℃，水渣比为0.2，反应压力和时间分别为1MPa和2小时。此条件下，CaCO3和MgCO3·3H2O是铬渣的二氧化碳储存终产物;铬渣中CaO和MgO的碳酸化程度分别为38.3％和1.1％。铬渣储存二氧化碳的能力为102.6g/kg。
　　二氧化碳对铬渣中六价铬淋溶实验表明，二氧化碳能通过降低淋溶液pH的途径促进铬渣中六价铬的淋溶;进一步研究发现较高的二氧化碳浓度和较小的铬渣粒径，更有利于铬渣中六价铬的淋溶和铬渣对二氧化碳的储存;纯二氧化碳和水对铬渣(＜380μm)的淋溶实验中，六价铬淋溶量为2.6mg/g，二氧化碳的储存量为89.1mg/g。对淋溶前后铬渣进行分析，发现淋溶后的铬渣中有碳酸钙生成，铬渣碳酸化程度达到18.5％。
　　由此可见，铬渣和二氧化碳的结合可以实现以废治废。铬渣通过矿物碳酸化原理能实现二氧化碳的储存;此外，二氧化碳能用作淋溶剂，促进铬渣中六价铬的淋溶，同时在淋溶过程中实现碳储存。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 研究背景

1．2 研究内容

2 文献综述

2．1 铬渣的概述

2．1．1 铬渣的来源

2．1．2 铬渣的特性及危害

2．1．3 铬渣处理现状

2．2 CO2的概述

2．2．1 CO2的排放现状及危害

2．2．2 CO2的处理现状

2．3 工业废渣碳酸化固定CO2的研究进展

2．4 本章小结

3 材料和方法

3．1 实验材料

3．1．1 试剂

3．1．2 仪器

3．1．3 材料

3．2 分析方法

3．2．1 铬渣中Cr(Ⅵ)的测定

3．2．2 铬渣中总铬的测定

3．2．3 铬渣淋溶液中六价铬的测定

3．2．4 铬渣中碳酸钙和碳酸镁含量的确定

3．2．5 二氧化碳浓度的测定

3．3 评价指标

3．3．1 Cr(Ⅵ)淋溶率

3．3．2 铬渣的碳酸化程度

4 铬渣对二氧化碳的储存

4．1 前言

4．2 实验内容

4．2．1 实验条件

4．2．2 实验装置

4．3 结果与讨论

4．3．1 反应温度对铬渣储存二氧化碳的影响

4．3．2 水渣比对二氧化碳储存量的影响

4．3．3 反应压力对二氧化碳储存量的影响

4．3．4 反应时间对二氧化碳储存量的影响

4．3．5 碳酸化前后铬渣的XRD检测

4．3．6 碳酸化前后铬渣的热重分析

4．3．7 碳酸化前后铬渣中六价铬淋溶情况

4．4 本章小结

5 铬渣的二氧化碳淋溶及固定

5．1 前言

5．2 实验内容

5．2．1 实验条件

5．2．2 实验装置

5．3 结果与讨论

5．3．1 二氧化碳对六价铬淋溶效果的影响

5．3．2 六价铬的淋溶

5．3．3 淋溶过程中二氧化碳的储存

5．3．4 淋溶前后铬渣的XRD分析

5．3．5 淋溶前后铬渣的热重分析

5．4 本章小结

6 结论与建议

6．1 结论

6．2 主要创新点

6．3 建议

参考文献

作者简介