CN103130183B - 一种用镁渣还原氢气的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及工业废弃物处理及利用领域，特别公开了一种利用柠檬酸废液降低镁渣排放量的同时提高柠檬酸废液pH值并产生氢气的方法，以镁渣为还原剂原料，以柠檬酸生产过程中所产生的废水为氧化剂原料；将镁渣置于启普发生器中，然后加入柠檬酸生产过程中所产生的废水，通过氧化还原反应生成氢气，然后将生产的氢气收集到储气罐中。本发明以酸溶液和镁渣进行反应，还原生成氢气，无二氧化碳排放，避免进一步造成全球暖化，镁渣经反应后，可以减轻渣废弃物的重量至原重的十分之一，减少环境污染。柠檬酸生产过程中的废液经反应后pH提高，且柠檬酸废液可多次使用，多次使用后接近中性，符合排放标准。

Description

一种用镁渣还原氢气的方法
（一）技术领域
本发明涉及工业废弃物处理及利用领域，特别涉及一种用镁渣还原氢气的方法。
（二）背景技术
燃烧能源所排放的二氧化碳是造成全球暖化、气候变迁与天然灾害的因素。氢气的使用可直接燃烧或利用燃料电池发电，氢气与氧反应产生水，而不产生二氧化碳，有利于保护环境，因此，全球都在开发以氢气为能源的技术，以解决二氧化碳的排放。目前，工业界制备氢气的方式主要是使用煤及石油等化石燃料经过高温处理而得，而这些方式会在制备过程中消耗许多能源，并产生二氧化碳。
发明专利200810184899.1公开了一种无二氧化碳排出制取氢气的方法，但是该发明是以金属、金属合金或者其废料作为产氢的反应材料，即使是废料，其中还含有90%的镁，完全可以回收利用，因此导致产氢成本过高。
冶炼金属镁及镁合金产生的镁渣里含有金属镁，冶炼金属镁过程中，生产1吨镁约产生50~100kg的镁渣，镁合金的生产中，每生产1吨镁合金约产生2~30kg的镁渣，中国一年生产约45万吨的金属镁，则约生产2.25万吨至4.5万吨的渣，一年生产约9万吨的镁合金，则约产生2000吨至2.7万吨的合金渣。该镁渣中金属镁大约占镁渣重的6%，其镁含量低于16%一般都是以掩埋的方式处理，因而每年有大量镁渣要去掩埋，严重破坏环境。
（三）发明内容
本发明为了弥补现有技术的不足，提供了一种同时解决能源短缺与环境污染问题的用镁渣还原氢气的方法。
本发明是通过如下技术方案实现的：
用镁渣还原氢气的方法，以镁渣为还原剂原料，以柠檬酸生产过程中所产生的废水为氧化剂原料；将镁渣置于启普发生器中，然后加入柠檬酸生产过程中所产生的废水，通过氧化还原反应生成氢气，然后将生产的氢气收集到储气罐中。
本发明以冶炼金属镁或合金镁过程中所产生的镁渣为原料，由于镁渣中含有金属镁，而镁是很好的还原剂，使其和酸溶液作用发生氧化还原发硬产生氢气，实现氢气的制备。
本发明的更优方案为：
所述酸溶液为硫酸溶液、柠檬酸溶液、醋酸溶液、盐酸溶液、甲酸溶液或柠檬酸、醋酸生产过程中所产生的废水。
用镁渣还原氢气使用的系统，包括启普发生器，其特征在于：所述启普发生器包括盛装镁渣的容器，容器顶端插有用于添加酸溶液的球形漏斗，容器的出气口处设置有传输氢气的导气管，导气管与流量计连接，流量计出口连接盛装氢气的储气罐。
所述流量计与储气罐的连接管道上安装有防回火阀，以便在使用时保障安全。
所述流量计与储气罐之间设置有内部装有水的集气瓶，流量计的出口与集气瓶的进气口连接，集气瓶的出气口与储气罐的进气口连接，集气瓶内的水可以将氢气中掺杂的酸性气体溶于水中，避免进入储气罐中。
本发明以酸溶液和镁渣进行反应，还原生成氢气，无二氧化碳排放，避免进一步造成全球暖化，镁渣经反应后，可以减轻渣废弃物的重量至原重的十分之一，减少环境污染，另外反应后得到副产品氧化酶，具有进一步的利用价值。
（四）附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明系统的结构示意图；
附图2为冶炼金属镁所得镁渣与柠檬酸溶液反应后所得的滤渣的XRD图；
附图3为冶炼合金镁所得镁渣与柠檬酸溶液反应后所得的滤渣的XRD图；
附图4为冶炼金属镁所得镁渣与柠檬酸溶液反应后所得的滤渣第一次测试的SEM与EDS图谱；
附图5为冶炼金属镁所得镁渣与柠檬酸溶液反应后所得的滤渣第二次测试的SEM与EDS图谱；
附图6为冶炼合金镁所得镁渣与柠檬酸溶液反应后所得的滤渣第一次测试的SEM与EDS图谱；
附图7为冶炼合金镁所得镁渣与柠檬酸溶液反应后所得的滤渣第二次测试的SEM与EDS图谱。
图中，1启普发生器，2流量计，3储气罐，4防回火阀，5球形漏斗，6容器，7导气管，8集气瓶。
（五）具体实施方式
实施例1：
将镁渣加入柠檬酸溶液中，产生氧化还原反应，柠檬酸C6H8O7含大量的H+被还原而得到H2。其对应反应式为：
之后我们将反应后的镁渣作SEM检测可以看出该镁渣是MgCO3+MgO，而氧化镁(MgO)，可作为耐火砖的原料。
柠檬酸溶液与镁渣制备氢气：
1.准备原料：一水柠檬酸C6H8O7.H2O，镁渣。
2.将50g一水柠檬酸中加入360mL水制成柠檬酸溶液。
3.将启普发生1的出气口处的导气管7用硅橡胶软管与流量计2的进口进行连接，流量计2的出口与防回火阀4进口连接，防回火阀4的出口用硅橡胶软管接入储气罐3的上界面；流量计2与储气罐3之间还可以设置内部装有水的集气瓶8，流量计2的出口与集气瓶8的进气口连接，集气瓶8的出气口与储气罐3的进气口相连，集气瓶8内的水可以将氢气中掺杂的酸性气体溶于水中，避免进入储气罐3中。
4.将配好的柠檬酸溶液倒入启普发生器1后检查球形漏斗5与容器6连接口部分，确保要无漏气现象。
5.将2.5g镁渣放入用纸对折成V型的溜槽中，然后缓慢溜进入启普发生器1中的柠檬酸溶液中，并将球形漏斗5迅速与容器6的瓶口对接装好。
6.确认球形漏斗5与容器6瓶口对接装好后就迅速开启相应的流量计2进行计量记录，根据数值的变化而及时记录所相对应的时间，50min后，产生氢气36L，将其置于储气罐3内。
7.将上述氢气，用测氢仪检测，得知氢含量，浓度约95~96%。
8.待反应完全进行完毕后用120目滤纸对残液进行过滤（滤前要称量所用滤纸的重量），然后将滤纸与滤渣一起烘干，称量合计重量后计算出滤渣的净重。
9.经过滤后的残液按要求进行收集或进行加热蒸发（电炉加热沸腾蒸发）而对获得的反应后的产物进行收储，备以进行成分检测使用。
10.对反应后的滤渣进行扫描电子显微镜-SEM及X光微区分析-EDS，X射线粉末衍射-XRD检测。
由附图2所述的冶炼金属镁所得镁渣与柠檬酸溶液反应后所得的滤渣的XRD图谱，可以看出其部分氟化镁，极少量氟化钙，较少比例的氧化镁。除此之外，还有一些化合物，这些化合物含量不多，但因为XRD图谱中的峰相当杂乱，无法确知为何物。该滤渣进行扫描电子显微镜-SEM及X光微区分析-EDS测试，由附图4与5可知该滤渣主要含有氧化镁。
由附图3所述的冶炼合金镁所得镁渣与柠檬酸溶液反应后所得的滤渣的XRD图谱可知，滤渣中含有少量的氟化镁、氟化钙，大量的氧化镁。该滤渣进行扫描电子显微镜-SEM及X光微区分析-EDS测试，由附图5与6可知主要含有氧化镁。
将柠檬酸加水制成柠檬酸溶液，以该柠檬酸溶液、冶炼镁合金及金属镁所得镁渣为原料，多次制取氢气，所得数据如下：
（1）第一次镁渣与柠檬酸溶液化学反应制取氢气过程的记录
表1中，冶炼镁合金所得镁渣与冶炼金属镁所得镁渣所得的氢气分别装瓶-瓶1，瓶2，测试其含量。
瓶1内氢气的检测报告如下：
瓶2内氢气的检测报告如下：
第二次镁渣与柠檬酸溶液化学反应制取氢气过程的记录如下：
第三次冶炼金属镁所得镁渣与柠檬酸溶液化学反应制取氢气过程的记录如下：
第四次冶炼金属镁所得镁渣与柠檬酸溶液化学反应制取氢气过程的记录如下：
实施例2：
利用硫酸溶液、醋酸溶液、盐酸溶液、甲酸溶液及柠檬酸、醋酸生产过程中所产生的废水与镁渣反应制备氢气，其操作步骤及后面的检测步骤均如实施例1，只是其用量及检测结果存在部分差别，在此处不再详细叙述。

Claims (1)

1.一种用镁渣还原氢气的方法，其特征在于：以镁渣为还原剂原料，以柠檬酸生产过程中所产生的废水为氧化剂原料；将镁渣置于启普发生器中，然后加入柠檬酸生产过程中所产生的废水，通过氧化还原反应生成氢气，然后将生产的氢气收集到储气罐中；其具体步骤为柠檬酸溶液与镁渣制备氢气：（1）准备原料：一水柠檬酸C6H8O7.H2O，镁渣，该一水柠檬酸来源于生产过程中所产生的废水，反应后的镁渣是MgCO3+MgO，而氧化镁，可作为耐火砖的原料；（2）将50g一水柠檬酸中加入360mL水制成柠檬酸溶液；（3）将启普发生器的出气口处的导气管用硅橡胶软管与流量计的进口进行连接，流量计的出口与防回火阀进口连接，防回火阀的出口用硅橡胶软管接入储气罐的上界面；流量计与储气罐之间还设置内部装有水的集气瓶，流量计的出口与集气瓶的进气口连接，集气瓶的出气口与储气罐的进气口相连，集气瓶内的水将氢气中掺杂的酸性气体溶于水中，避免进入储气罐中；（4）将配好的柠檬酸溶液倒入启普发生器后检查球形漏斗与容器连接口部分，确保要无漏气现象；（5）将2.5g镁渣放入用纸对折成V型的溜槽中，然后缓慢溜进入启普发生器中的柠檬酸溶液中，并将球形漏斗迅速与容器的瓶口对接装好；（6）确认球形漏斗与容器瓶口对接装好后就迅速开启相应的流量计进行计量记录，根据数值的变化而及时记录所相对应的时间，50min后，产生氢气36L，将其置于储气罐内。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110028039A (zh) * 2019-03-01 2019-07-19 光钰科技股份有限公司 工业废酸处理方法
CN111204708B (zh) * 2020-02-21 2023-02-17 河北师范大学 一种水解制氢方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6395252B1 (en) * 2000-09-29 2002-05-28 Ut-Battelle, Llc Method for the continuous production of hydrogen
CN101198737A (zh) * 2005-06-08 2008-06-11 伊莱克斯家用产品股份有限公司 包括燃料电池和制氢反应器的洗涤机
CN101323430A (zh) * 2008-07-02 2008-12-17 徐州海天绿色能源科技有限公司 移动设备用氢气发生器

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6395252B1 (en) * 2000-09-29 2002-05-28 Ut-Battelle, Llc Method for the continuous production of hydrogen
CN101198737A (zh) * 2005-06-08 2008-06-11 伊莱克斯家用产品股份有限公司 包括燃料电池和制氢反应器的洗涤机
CN101323430A (zh) * 2008-07-02 2008-12-17 徐州海天绿色能源科技有限公司 移动设备用氢气发生器

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Effects of concentrations of NaCl and organic acid on generation of hydrogen from magnesium metal scrap;Shih-Hao Yu等;《international journal of hydrogen energy》;20111206(第37期);第3034页第1-2栏，第3035页第3部分，图4（a） *
宋小龙，安继儒.新编中外金属材料手册.《新编中外金属材料手册》.2012, *
左金龙.食品工业生产废水处理工艺及工程实例.《食品工业生产废水处理工艺及工程实例》.2011, *
杜则裕.焊接科学基础 材料焊接科学基础.《焊接科学基础 材料焊接科学基础》.2012, *
葛继瑞.中学化学实验问答.《中学化学实验问答》.北京师范大学出版社,1984, *

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