CN103272362A

CN103272362A - 一种利用四氯化硅解毒铬渣中六价铬的方法

Info

Publication number: CN103272362A
Application number: CN2013101908781A
Authority: CN
Inventors: 王应红
Original assignee: Leshan Normal University
Current assignee: Leshan Normal University
Priority date: 2013-05-11
Filing date: 2013-05-11
Publication date: 2013-09-04

Abstract

本发明公开了一种利用四氯化硅解毒铬渣中六价铬的方法，容器中加入铬渣，加入水，铬渣与水重量比1∶5-1∶15；浸泡3h-10h后，加入SiCl₄，铬渣与四氯化硅的重量比8∶1-1∶10；充分搅拌，溶液变绿，再加入铬渣重量10-20倍的水搅拌浸泡1-5h，抽滤，洗涤滤渣至不在显绿色，用氨水进行沉淀，回收氢氧化铬。本发明采用危废物SiCl₄降解Cr⁶⁺的毒性，不仅降解了铬渣毒性，还合理利用了危废物SiCl₄。达到以废治废，变废为宝的效果，且操作简单，成本低，效率高。

Description

一种利用四氯化硅解毒铬渣中六价铬的方法

技术领域

本发明涉及的是一种利用四氯化硅解毒铬渣中六价铬的方法。

背景技术

铬渣是指铬矿冶炼过程中排出的废渣，被我国《国家危险废物名录》明确列为危险废物。铬渣的毒性主要源于六价铬对活细胞的氧化作用，可致使细胞发生癌变。主要成分为：氧化钙、氧化镁、Al₂O₃、Fe₂O₃、SiO₂。我国由于铬盐生产技术和设备水平不高而使铬回收率低，排渣量大，其中含有可溶性铬(Cr⁶⁺)，铬渗透性极强，随同水介质渗人地下，可造成水资源和土壤资源的污染。

目前甲基氯硅的工业生产主要采用直接合成法，该方法副产物较多，除了目标产物二甲基二氯硅烷外，还有副产物甲基三氯硅烷、三甲基氯硅烷、甲基二氯硅烷、高沸物和低沸物，其中低沸物中含有大量的四氯化硅。另外，多晶硅、三氯氢硅等生产过程中也会副产一定数量的四氯化硅。四氯化硅是无色透明的发烟液体，具有难闻的窒息性气味，在潮湿空气中易水解生成氯化氢，如何消化四氯化硅，综合利用资源实施和发展循环经济，对我国有机硅产业具有极大的影响，四氯化硅工业应用的研究与开发，尤其是加快其应用产业化具有非常现实的意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足提供一种利用四氯化硅解毒铬渣中六价铬的方法。

本发明的技术方案如下：

利用四氯化硅解毒铬渣中六价铬的方法，容器中加入铬渣，加入水，铬渣与水重量比1∶5-1∶15；浸泡3h-10h后，加入SiCl₄，铬渣与四氯化硅的重量比8∶1-1∶10；充分搅拌，溶液变绿，再加入铬渣重量10-20倍的水搅拌浸泡1-5h，抽滤，洗涤滤渣至不在显绿色，用氨水进行沉淀，回收氢氧化铬。

本发明采用危废物SiCl4降解Cr⁶⁺的毒性，不仅降解了铬渣毒性，还合理利用了危废物SiCl4。达到以废治废，变废为宝的效果，且操作简单，成本低，效率高。

附图说明

图1为标准曲线。

具体实施方式

以下结合具体实施例，对本发明进行详细说明。

1.1原料与仪器

原料：铬渣(绵阳某化工厂)，四氯化硅，氨水(AR)。

仪器：TAS-990型原子吸收光谱仪；SHZ-III型循环水真空泵，上海亚荣生化仪器厂。

1.2反应原理

铬渣中的Cr⁶⁺在酸性条件下以Cr₂O₇ ^2-的形式存在，具有很强的氧化性，SiCl₄在水解过程中产生大量的HCl并放出大量的热量，为Cr⁶⁺还原为Cr³⁺提供了有利条件。用氨水将Cr³⁺以Cr(OH)₃的形式沉淀回收。反应方程式如下：

SiCl₄+4H₂O＝4HCl+H₄SiO₄

Cr₂O₇ ^2-+14H⁺+6Cl^-＝2Cr³⁺+7H₂O+3Cl₂↑

Cr³⁺+3NH₃·H₂O＝Cr(OH)₃↓+3NH₄ ⁺

1.3反应流程

在烧瓶加入一定量铬渣，50mL水，浸泡3h后加入不同量SiCl₄后充分搅拌，溶液变绿，再分别加入50mL水搅拌浸泡1h，抽滤(洗涤滤渣至不在显绿色)，定容到250mL，取60mL用适量氨水沉淀，回收氢氧化铬，用原子吸收光谱仪分别测定用氨水沉淀与未用氨水沉淀的滤液(稀释200倍)中总铬的含量，算出被沉淀的铬的百分比。

1.4铬渣预处理

实验所用的铬渣，外观是灰绿色的固体，由于颗粒大小不一，影响了实验的准确度。为消除因颗粒粒径产生的不同浸出率，使反应在同一条件下进行，将其粉碎筛分。实验样品的制取采用粉碎、混合、过筛、取样。

2、结果与讨论

2.1标准样品测定

按照GB7467-87规定方法绘制测定Cr⁶⁺的标准曲线(图1)，质量浓度在0.610-9.757mg/L时呈很好的线性关系，其数据如下表1。

表1

序号	测量对象	浓度mg/L	Abs
				1	空白样品		0
2	标准样品	0.610	0.017
				3	标准样品	1.220	0.050
4	标准样品	2.439	0.098
				5	标准样品	4.879	0.182
6	标准样品	9.757	0.353

2.2四氯化硅用量的影响

在6个烧瓶中分别加入5g铬渣，50mL水，浸泡3小时后依次加入20mL、30mL、40mL、50mL、60mL、70mL SiCl₄后充分搅拌，溶液变绿，再分别加入50mL水搅拌浸泡1小时，抽滤(洗涤滤渣至不在显绿色)，定容到250mL，取60mL用适量氨水沉淀，回收氢氧化铬，用原子吸收光谱仪分别测定用氨水沉淀与未用氨水沉淀的滤液(稀释200倍)中铬的含量，算出被沉淀的铬的百分比其数据如下表2。

表2

铬渣g	水mL	四氯化硅mL	被沉淀的铬的百分比％
				5	50	20	98.552

5	50	30	99.917
				5	50	40	99.954
5	50	50	99.944
				5	50	60	99.940
5	50	70	99.938

由上表可知5g铬渣用50水浸泡后用30mLSiCl₄即可将其中的Cr⁶⁺还原至99.9％以上，再增加SiCl₄的量对实验没什么促进，由此推断5g铬渣用30mLSiCl₄还原已达到最佳状态。

2.3铬渣用量的影响

在5个烧瓶中依次加入3g、4g、5g、6g和7g铬渣，50mL水，浸泡3小时后分别加入30mLSiCl₄，溶液变绿，再分别加50mL水搅拌浸泡1小时，抽滤(洗涤滤渣至不在显绿色)，定容到250mL，取60mL用氨水沉淀，回收氢氧化铬，用原子吸收光谱仪分别测定用氨水沉淀与未用氨水沉淀的滤液(稀释200倍)中铬的含量，算出被沉淀的铬的百分比其数据如下表。

表3

铬渣g	水mL	四氯化硅mL	被沉淀的铬的百分比％
				3	50	30	99.931
4	50	30	99.920
				5	50	30	99.917
6	50	30	99.824
				7	50	30	99.706

由上表可知用30mLSiCl₄还原铬渣时随着铬渣量的增加被沉淀的铬的百分比降低(即被还原的Cr⁶⁺所占比例降低)，当铬渣量低于5g时变化量不大。由此推断用30mLSiCl₄还原5g铬渣比较适量。

2.4水用量的影响

在5个烧瓶中依次加入30mL、40mL、50mL、60mL和70mL水，5g铬渣，浸泡3小时后分别加入30mLSiCl₄，溶液变绿，再分别加50mL水搅拌浸泡1小时，抽滤(洗涤滤渣至不在显绿色)，定容到250mL，取60mL用氨水沉淀，回收氢氧化铬，用原子吸收光谱仪分别测定用氨水沉淀与未用氨水沉淀的滤液(稀释200倍)中铬的含量，算出被沉淀的铬的百分比其数据如下表4。

表4

铬渣g	水mL	四氯化硅mL	被沉淀的铬的百分比％
				5	30	30	99.235
5	40	30	99.554
				5	50	30	99.917
5	60	30	99.888
				5	70	30	99.906

由上表可知用SiCl₄解毒铬渣中Cr⁶⁺时用水量非常关键，水与SiCl₄的比例一定要适当，由上表得水与SiCl₄的体积比最好在5/3左右，水少了SiCl₄水解不完全，得不到充分利用；水多了SiCl₄水解时放出的热量被分散，产物HCl的浓度也降低了，不利于Cr⁶⁺的还原。

3结论

甲基氯硅、多晶硅、三氯氢硅等生产过程中产生的废弃物SiCl₄可以降解铬渣的毒性，并且反应产物HCl、Cl₂与硅胶和铬渣剩余物的混合物可回收利用，室温条件下5g铬渣加入50mL水浸泡3h后可被30mL四氯化硅还原(还原率达到99.9％以上)，本实验其他条件下的还原率也在99％以上。本实验同时解决了SiCl₄与铬渣的危害，并且有效的利用了它们，可以达到以废治废，变废为宝的目的。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims

1.一种利用四氯化硅解毒铬渣中六价铬的方法，其特征在于，容器中加入铬渣，加入水，铬渣与水重量比1∶5-1∶15；浸泡3h-10h后，加入SiCl₄，铬渣与四氯化硅的重量比8∶1-1∶10；充分搅拌，溶液变绿，再加入铬渣重量10-20倍的水搅拌浸泡1-5h，抽滤，洗涤滤渣至不在显绿色，用氨水进行沉淀，回收氢氧化铬。