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        超聲波對(duì)鉛膏濕法轉(zhuǎn)化產(chǎn)物結(jié)晶形貌的影響

        2013-08-08 08:11:44孫曉娟朱新鋒何東升楊家寬
        化工進(jìn)展 2013年8期
        關(guān)鍵詞:鉛膏檸檬酸鈉酸蓄電池

        孫曉娟 ,張 偉 ,李 卉 ,朱新鋒 ,何東升,楊家寬

        (1 華中科技大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院,湖北 武漢 430074;2 河南城建學(xué)院市政與環(huán)境工程系,河南 平頂山467023 )

        鉛酸蓄電池是世界上各類電池中產(chǎn)量最大、用途最廣的一種二次電池,它所消耗的鉛資源占全球總耗鉛量的82%[1]。鉛酸蓄電池產(chǎn)量越大,報(bào)廢更新的鉛酸蓄電池就越多。從環(huán)保的角度來(lái)看,鉛酸蓄電池中重金屬鉛也會(huì)對(duì)環(huán)境、人類健康造成很大的潛在危害。因此,廢舊鉛酸電池的回收利用受到廣泛的關(guān)注。

        作為廢舊鉛蓄電池組分之一的鉛膏所含鉛的總量為67%~76%[2],因此從廢棄鉛酸蓄電池的鉛膏中回收鉛具有很高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。目前通常采用火法冶煉回收金屬鉛,但高溫熔煉同時(shí)會(huì)產(chǎn)生SO2和高溫Pb塵等二次污染物,且能耗高、鉛回收率較低[3]。為解決火法高溫熔煉帶來(lái)的環(huán)境問(wèn)題,近年來(lái),國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究了濕法冶金回收工藝,解決了鉛膏火法冶煉工藝中的SO2排放以及高溫下鉛的揮發(fā)問(wèn)題[4-7]。劍橋大學(xué)Kumar等[8-9]研究了檸檬酸濕法回收鉛酸電池的新工藝,并對(duì)濕法浸出的工藝條件進(jìn)行了一定的研究。檸檬酸-檸檬酸鈉濕法浸出工藝得到的前體檸檬酸鉛粒度較小[10-11],顆粒容易團(tuán)聚,不易過(guò)濾,造成濕法回收工藝效率較低的難題。因此,如何促進(jìn)檸檬酸鉛晶體的成核長(zhǎng)大,從而提高其過(guò)濾性能對(duì)于廢鉛膏濕法處理,具有積極的意義。

        針對(duì)檸檬酸鉛結(jié)晶過(guò)濾的難題,本文作者對(duì)檸檬酸-檸檬酸鈉濕法處理鉛膏工藝過(guò)程中前體檸檬酸鉛的結(jié)晶形貌控制進(jìn)行了一定的探索。目前,控制晶體成核長(zhǎng)大的技術(shù)主要包括溶劑的選擇、溫度、過(guò)飽和度、攪拌強(qiáng)度、加晶種以及溶液pH值的控制等[12-15]。國(guó)內(nèi)外部分學(xué)者研究了超聲波對(duì)結(jié)晶過(guò)程的影響,認(rèn)為超聲波可以有效代替晶種,有效地促進(jìn)成核,同時(shí)超聲的引入還可以有效地加快晶體的生長(zhǎng)速率[16-22]。超聲波處理在無(wú)機(jī)鹽類結(jié)晶和氨基酸類結(jié)晶領(lǐng)域均有一定的應(yīng)用。然而,超聲波處理在廢舊鉛酸電池濕法回收領(lǐng)域還未見(jiàn)報(bào)道,本文作者結(jié)合廢鉛膏濕法回收新工藝,主要針對(duì)超聲波處理方式對(duì)檸檬酸鉛結(jié)晶行為的影響進(jìn)行初步研究。

        1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

        1.1 主要原料與儀器設(shè)備

        (1)廢鉛膏 廢鉛酸蓄電池鉛膏樣品來(lái)源于湖北金洋冶金股份有限公司破碎分選系統(tǒng)分離獲得的廢鉛膏。廢鉛膏首先洗滌至中性后,經(jīng)過(guò)烘干、破碎篩分,小于120μm的細(xì)鉛膏樣品用于實(shí)驗(yàn)研究。對(duì)鉛膏進(jìn)行XRD 測(cè)試,其結(jié)果如圖1所示。

        由圖1 可知,廢鉛膏樣品的主要成分包括PbSO4、PbO2、PbO、Pb等含鉛化合物及金屬鉛等[23]。再采用化學(xué)分析的方法測(cè)定其中組分的含量,其結(jié)果如表1所示。

        (2)化學(xué)試劑 本實(shí)驗(yàn)所用的化學(xué)試劑主要包括國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司的分析純檸檬酸鈉、檸檬酸、濃度為30%的過(guò)氧化氫、自制蒸餾水以及外購(gòu)的檸檬酸鉛(阿法埃莎公司)等。

        圖1 廢鉛膏的XRD 圖

        表1 鉛膏各成分質(zhì)量含量表

        (3)主要儀器設(shè)備 JY98-IIIDN 型超聲波細(xì)胞粉碎機(jī)(額定功率1200 W,頻率20 kHz)對(duì)混合液進(jìn)行控制處理。SEM 圖像采用荷蘭公FEI 司生產(chǎn)的型號(hào)為Sirion 200的場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡獲得。實(shí)驗(yàn)XRD 表征部分采用的是荷蘭帕納科公司生產(chǎn)的X’Pert PRO 型X 射線衍射儀。熱重-差熱分析采用的是美國(guó)鉑金-埃爾默儀器(上海)有限公司(PerkinElmer Instruments)的Diamond TG/DTA 熱分析儀,其實(shí)驗(yàn)條件為:空氣氣氛,升溫范圍為室溫至800℃,升溫速率為10℃/min。采用荷蘭PANalytical公司生產(chǎn)的X熒光光譜儀對(duì)經(jīng)過(guò)預(yù)處理的鉛膏粉末進(jìn)行XRF 分析。同時(shí)還有CLJB-09 型智能磁力攪拌器、AUY120 型電子天平、YLD-2000型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱等其它儀器設(shè)備。

        1.2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程

        根據(jù)前期試驗(yàn)研究[24-25],稱取38.1 g 檸檬酸鈉和10.6 g 檸檬酸置于250 mL 高腳燒杯中,攪拌至其完全溶解,用電子天平準(zhǔn)確稱取10 g(精確到四位小數(shù))的實(shí)際鉛膏加入其中。待攪拌均勻后,加入15mL 30%的雙氧水??刂平鰷囟葹?5℃,反應(yīng)混合液一直處于攪拌的狀態(tài),反應(yīng)8 h。反應(yīng)結(jié)束后,將反應(yīng)后的混合液分為兩部分:一部分直接過(guò)濾,并收集固相產(chǎn)物,稱為無(wú)超聲波結(jié)晶產(chǎn)物;另一部分將超聲細(xì)胞粉碎器的探頭深入混合液面以下部分,超聲30 min(90%功率輸出)處理,待冷卻后過(guò)濾收集固相產(chǎn)物,稱為超聲波處理結(jié)晶產(chǎn)物。將兩種固相結(jié)晶產(chǎn)物進(jìn)行XRD、SEM、TG-DTA等表征,進(jìn)行對(duì)比分析。并測(cè)定無(wú)超聲結(jié)晶混合液和超聲結(jié)晶后混合液的比阻系數(shù)SRF,比較超聲處理結(jié)晶前后產(chǎn)物的過(guò)濾性能。

        2 結(jié)果與討論

        2.1 產(chǎn)物的XRD 分析

        浸出反應(yīng)過(guò)程的變化如圖2所示,反應(yīng)混合液由原來(lái)的棕紅色變?yōu)楹髞?lái)的淡白色。

        圖2 鉛膏浸出反應(yīng)前后混合溶液變化圖

        實(shí)際鉛膏中的組分PbO、PbO2和PbSO4等在檸檬酸鈉、檸檬酸和雙氧水的混合溶液中可能發(fā)生以下反應(yīng),見(jiàn)式(1)~式(6)[26-27]。

        根據(jù)反應(yīng)式(1)~式(6),反應(yīng)后的前體可能主要存在兩種化學(xué)式的物質(zhì),其化學(xué)式分別為Pb(C6H6O7)?H2O和Pb3(C6H5O7)2?3H2O。

        對(duì)無(wú)超聲波結(jié)晶產(chǎn)物和超聲波處理結(jié)晶產(chǎn)物進(jìn)行XRD 分析,并將其與標(biāo)準(zhǔn)Pb(C6H6O7)?H2O和外購(gòu)的檸檬酸鉛(阿法埃莎公司)Pb3(C6H5O7)2?3H2O進(jìn)行并對(duì),其分析結(jié)果如圖3所示。

        圖3 不同樣品的XRD 圖譜

        由于在已知數(shù)據(jù)庫(kù)highscore 或者JPD 圖庫(kù)中都找不到檸檬酸鉛的標(biāo)準(zhǔn)圖譜,圖3 中的標(biāo)準(zhǔn)Pb(C6H6O7)?H2O 圖譜為從劍橋數(shù)據(jù)庫(kù)Cambridge Structural Database(CSD)Kourgiantakis 中找到的檸檬酸鉛XRD 圖。

        由圖3 可以看出,無(wú)超聲波結(jié)晶產(chǎn)物和超聲波處理結(jié)晶產(chǎn)物的衍射數(shù)據(jù)和外購(gòu)Pb3(C6H5O7)2?3H2O 物質(zhì)的衍射數(shù)據(jù)基本相同,推斷其主要成分為Pb3(C6H5O7)2?3H2O。

        2.2 產(chǎn)物的TG-DTA 表征

        對(duì)無(wú)超聲波結(jié)晶產(chǎn)物和超聲波處理結(jié)晶產(chǎn)物在空氣下進(jìn)行TG-DTA 表征,其結(jié)果分別如圖4和圖5所示。

        從圖4和圖5的比較可以發(fā)現(xiàn),超聲處理前后得到的樣品TG-DTA 表征情況基本一致。從圖5 可以看出,超聲波處理后樣品檸檬酸鉛在空氣的分解氧化分為4個(gè)階段。第一階段,失重約為5.7%,此階段為檸檬酸鉛失去結(jié)晶水。第二階段失重13.4%,對(duì)應(yīng)于DTA 曲線上峰值溫度為298℃左右的放熱峰,此階段Pb3(C6H5O7)2?3H2O 開(kāi)始進(jìn)一步分解。空氣中的熱分解過(guò)程中伴隨有氧化還原反應(yīng),失重較大,而且DTA 上是放熱峰。第三階段的失重約11.4%,對(duì)應(yīng)于峰值溫度分別為344℃和374℃的兩個(gè)重疊的放熱峰,并且344℃左右的放熱峰值最高,說(shuō)明此時(shí)分解氧化反應(yīng)最強(qiáng)烈。第四階段的失重約10.8%,對(duì)應(yīng)于DTA 上416℃的放熱峰。433℃及以上,TG和DTA 曲線均無(wú)明顯變化,即在空氣中、10℃/min的升溫速率下,433℃及以上 Pb3(C6H5O7)2?3H2O 熱分解氧化完成,總失重約為41.3%。

        圖4 無(wú)超聲波結(jié)晶產(chǎn)物在空氣氛圍下的TG-DTA

        圖5 超聲波處理結(jié)晶產(chǎn)物在空氣氛圍下的TG-DTA

        2.3 結(jié)晶產(chǎn)物SEM 顯微結(jié)構(gòu)

        由圖6 可以發(fā)現(xiàn),未超聲處理后得到的樣品和超聲處理后得到的樣品的結(jié)晶相貌有較大差別。未超聲樣品基本呈現(xiàn)薄片狀,粒度(顆粒邊長(zhǎng))在1~5μm 范圍內(nèi),且表面較碎、不規(guī)整;而超聲后的樣品基本呈現(xiàn)桿棒狀,粒度在20~50μm 范圍內(nèi),長(zhǎng)徑比(即棒狀的長(zhǎng)度和底面直徑之比)約為8∶1,表面較為平整光滑。而超聲處理結(jié)晶產(chǎn)物顆粒之間更為分散,說(shuō)明超聲處理可以一定程度地減小產(chǎn)品的聚集。

        Linda等[28-29]認(rèn)為超聲波處理會(huì)對(duì)產(chǎn)品的長(zhǎng)度產(chǎn)生影響,針對(duì)具體的產(chǎn)品,其粒度增大或減小均有可能。本研究針對(duì)處理對(duì)象為檸檬酸鉛金屬配合物,超聲處理對(duì)其粒度影響較大。初步分析,這與外加超聲有利于晶體表面清潔光滑,從而促進(jìn)其成核有關(guān)。同時(shí),外加的超聲會(huì)在一定程度上提供其晶核長(zhǎng)大的能量,從而有利于其結(jié)晶長(zhǎng)大。通過(guò)初步的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,可以認(rèn)為超聲處理改變了檸檬酸鉛的晶習(xí),加速了晶體的生長(zhǎng)速度。檸檬酸鉛晶體長(zhǎng)大的過(guò)程是分子水平的過(guò)程,推斷超聲處理的方式通過(guò)改變檸檬酸鉛分子的排列順序以及一定的Pb—O鍵斷裂、重新結(jié)合使檸檬酸鉛結(jié)構(gòu)更加均一穩(wěn)定。

        2.4 結(jié)晶產(chǎn)物過(guò)濾性能的比較

        對(duì)超聲結(jié)晶前后混合液的計(jì)算比阻值進(jìn)行測(cè)定,測(cè)定結(jié)果如表2所示。

        圖6 超聲波處理前后檸檬酸鉛晶體SEM 照片

        表2 超聲結(jié)晶前后混合液的計(jì)算比阻

        由表2 可知,無(wú)超聲結(jié)晶混合液的計(jì)算比阻SRF 約為103.2 m/kg,超聲結(jié)晶后混合液的計(jì)算比阻SRF 約為21.85 m/kg。計(jì)算比阻系數(shù)SRF 反映檸檬酸鉛前體過(guò)濾性能的好壞,數(shù)值越高表明過(guò)濾性能越差。通過(guò)數(shù)據(jù)比較發(fā)現(xiàn),超聲處理結(jié)晶產(chǎn)物過(guò)濾性能要好,從而為工業(yè)化的過(guò)濾提供了一條很好的方法。

        3 結(jié)論

        (1)外加超聲方式基本不會(huì)改變濕法浸出過(guò)程的產(chǎn)品的化學(xué)組成,在38.1 g 檸檬酸鈉和10.6 g檸檬酸反應(yīng)藥劑配比的情況下,超聲前后產(chǎn)品的化學(xué)式?jīng)]有發(fā)生改變。

        (2)無(wú)超聲波結(jié)晶產(chǎn)物基本呈現(xiàn)薄片狀,粒度在1~5μm 范圍內(nèi),且表面較碎、不規(guī)整;而超聲后的樣品基本呈現(xiàn)桿棒狀,粒度在20~50μm 范圍內(nèi),長(zhǎng)徑比約為8∶1,表面較為平整光滑。超聲處理結(jié)晶產(chǎn)物顆粒之間更為分散,超聲處理可以減小產(chǎn)品的聚集。

        (3)超聲處理會(huì)在一定程度上促進(jìn)檸檬酸鉛的生長(zhǎng),對(duì)提高其過(guò)濾性能有較大幫助,這對(duì)推動(dòng)其產(chǎn)業(yè)化具有積極的意義。

        [1]張勁松.廢鉛酸蓄電池回收處置與再生鉛的生產(chǎn)[J].安徽化工,2009,35(4):63-65.

        [2]樂(lè)頌光,魯君樂(lè),何靜.再生有色金屬生產(chǎn)[M].長(zhǎng)沙:中南大學(xué)出版社,2006.

        [3]劉金生,楊驥,陳婷.廢舊鉛酸電池回收處置現(xiàn)狀及對(duì)策[J].輕工機(jī)械,2010,28(5):1-4.

        [4]Yanakieva V P,Haralampiev G A,Lyakov N K.Desulphurization of the damped lead battery paste with potassium carbonate[J].Journal of Power Sources,2000,85(1):178-180.

        [5]David Prengaman R.Recovering lead from batteries[J].Journal of the Minerals:Metals and Materials Society,1995,47(1):31-33.

        [6]Cole E,Lee A,Paulson D.Update on recovering lead from scrap batteries[J].Journal of Metals,1985,37(2):79-83.

        [7]陳維平.一種濕法回收廢鉛蓄電池填料的新技術(shù)[J].湖南大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,1996,23(6):111-116.

        [8]Sonmez M,Kumar R.Leaching of waste battery paste components.Part 1 :Lead citrate synthesis from PbO and PbO2[J].Hydrometallurgy,2009,95(1-2):53-60.

        [9]Sonmez M,Kumar R.Leaching of waste battery paste components.Part 2:Leaching and desulphurisation of PbSO4by citric acid and sodium citrate solution[J].Hydrometallurgy,2009,95(1-2):82-86.

        [10]Li L,Zhu X,Yang D,et al.Preparation and characterization of nano-structured lead oxide from spent lead acid battery paste[J].Journal of Hazardous Materials,2012,203-204(15):274-282.

        [11]Zhu X,Li L,Sun X,et al.Preparation of basic lead oxide from spent lead acid battery pasteviachemical conversion[J].Hydrometallurgy,2012,117-118(1):24-31.

        [12]黃向紅.重結(jié)晶的溶劑選擇與溶解度參數(shù)之間的關(guān)系[J].化學(xué)通報(bào),1999(1):35-38.

        [13]張克從,張樂(lè)潓.晶體生長(zhǎng)科學(xué)與技術(shù)[M].北京:科學(xué)出版社,1997.

        [14]閔乃本.晶體生長(zhǎng)的物理基礎(chǔ)[M].上海:上??茖W(xué)技術(shù)出版社,1982,

        [15]趙茜,高大維.溶劑超聲波協(xié)同法用于有機(jī)物系結(jié)晶快速成核[J].化工學(xué)報(bào),1997,48(5):631-634.

        [16]Guo Z,Zhang M,Li H,et al.Effect of ultrasound on anti-solvent crystallization process[J].Journal of Crystal Growth,2005,273(3):555-563.

        [17]Ruecroft G,Hipkiss D,Ly T,et al.Sonocrystallization:The use of ultrasound for improved industrial crystallization[J].Organic Process Research&Development,2005,9(6):923-932.

        [18]Luque De Castro M,Priego-Capote F.Ultrasound-assisted crystallization (sonocrystallization)[J].Ultrasonics Sonochemistry,2007,14(6):717-724.

        [19]Cains P W,Martin P D,Price C J.The use of ultrasound in industrial chemical synthesis and crystallization.1.Applications to synthetic chemistry[J].Organic Process Research &Development,1998,2(1):34-48.

        [20]Li H,Li H,Guo Z,et al.The application of power ultrasound to reaction crystallization[J].Ultrasonics Sonochemistry,2006,13(4):359-363.

        [21]郭志超,李鴻,王靜康,等.超聲波對(duì)結(jié)晶過(guò)程的作用及機(jī)理[J].天津化工,2003,17(3):1-4.

        [22]郭志超,王靜康,李鴻,等.超聲波對(duì)結(jié)晶過(guò)程部分熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)性質(zhì)的影響[J].河北化工,2003(2):1-4.

        [23]朱新鋒,楊丹妮,胡紅云,等.廢鉛酸蓄電池鉛膏性質(zhì)分析[J].環(huán)境工程學(xué)報(bào),2012,6(9):3259-3262.

        [24]Li Lei,Zhu Xinfeng,Yang Danni,et al.Preparation and characterization of nano-structured lead oxide from spent lead acid battery paste[J].Journal of Hazardous Materials,2012,203-204:274–282.

        [25]朱新鋒,劉萬(wàn)超,楊海玉,等.以廢鉛酸電池鉛膏制備超細(xì)氧化鉛粉末[J].中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào),2010,20(1):132-136.

        [26]Yang Jiakuan,Kumar R Vasant,Singh Deepak P.Combustion synthesis of PbO from lead carboxylate precursors relevant to developing a new method for recovering components from spent lead-acid batteries[J].Journal of Chemical Technology &Biotechnology,2012,87 (10):1480-1488.

        [27]朱新鋒.廢鉛膏有機(jī)酸浸出及低溫焙燒制備超細(xì)鉛粉的基礎(chǔ)研究[D].武漢:華中科技大學(xué),2012.

        [28]Mccausland L J,Cains P W,Martin P D.Use the power of sonocrystallization for improved properties[J].Chemical Engineering Progress,2001,97(7):56-61.

        [29]Amara N,Ratsimba B,Wilhelm A M,et al.Crystallization of potash alum:Effect of power ultrasound[J].Ultrasonics Sonochemistry,2001,8(3):265-270.

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