仅用米糠对铬渣解毒的方法
专利名称：仅用米糠对铬渣解毒的方法
技术领域：
本发明涉及固体废弃物的处理与资源化，具体涉及铬渣的处理与资源化的方法。
背景技术：
铬盐工业是重要的基础原料工业，涉及到国民经济10％以上的产品，在国民经济中占有重要的地位。然而，在金属铬和铬盐生产过程中均有固体废弃物-铬渣排放出来。通常，每生产1吨金属铬排放15吨铬渣，每生产1吨铬盐可排放3～3.5吨铬渣。在我国，每年要排出10余万吨铬渣，到目前为止，我国近百家铬渣排放单位已累计堆存铬渣300万吨以上。铬渣中含有2％～5％对环境和人体健康有害的三价铬[Cr(III)]和六价铬[Cr(VI)]，而六价铬的毒性比三价铬约高100倍。Cr(VI)对人体消化道和皮肤具有刺激性，以各种形式危害人体健康，有时会引起全身中毒，引起皮炎和湿疹，还可以致过敏、致癌等疾病。无论是Cr(VI)还是Cr3+化合物，对水中动植物均有致死作用。
铬渣中六价铬化合物物相组成主要是四水铬酸钠、铬酸钙、铬铝酸钙和碱式铬酸铁四种矿物。此外尚有一部分六价铬包藏在铁铝酸四钙、p-硅酸二钙固溶体中。四水铬酸钠和铬酸钙存在于铬渣内部，主要是因为在铬盐厂浸洗过程中，其不能及时的全部扩散到表面溶解，从而留在渣内。铬铝酸钙和碱式铬酸铁中的六价铬，其晶粒很小或附着在其它颗粒表面，能被地表水、雨水慢慢溶出，较易被硫粒子、亚铁粒子还原，高温时易分解还原。与p-硅酸二钙及铁铝酸四钙形成固溶体的六价铬位于这些晶体的晶格点阵处，很难溶解，也难于低温还原，在室外长期堆放使这部分六价铬随铁铝酸四钙及p-硅酸二钙的水化而慢慢溶出，从而造成环境污染。
铬渣的任意排放、堆存，不但占用大量土地资源，而且铬渣经雨水淋漓，含铬污水四处溢流、下渗，对土壤、地下水、河道造成污染。渣堆地面防渗并加盖防水的堆贮方法对暂时控制铬污染有一定效果，但铬渣的毒性没有被解除，一旦发生渗漏，必将带来严重的环境污染。铬渣对环境造成的危害已越来越引起人们的广泛关注。我国对铬渣的治理已耗资上亿元，铬渣排放企业的投资更为巨大，但都没能从根本上解决铬渣对环境的污染问题。因而，探索铬渣处理的新方法具有重要的经济价值和社会效益。
目前铬渣解毒方法大致可分为两大类湿法无害化处理法和干法无害化处理法。
湿法无害化处理法是在一定条件下，铬渣中的铬酸钠(Na2CrO4)和铬酸钙(CaCrO4)与加入的还原剂发生液固反应，六价铬可以还原成三价铬。这种处理能够消除或降低六价铬的危害，控制污染的扩大，便于综合利用。其中，一种有代表性的是硫化钠湿法解毒法。此法是将铬渣磨碎成粉末，加入硫化物水溶液，并将之加热到100℃。由于反应温度不高，还原时间有限，常压下的湿法解毒不彻底，仍有一部分CaCrO4留在处理后的渣中。
干法无害化处理法包括硫磺还原法、碳还原法、烧结还原法。其中用碳还原法的例子有，日本专利JP 2003147430中报道，利用碳还原法进行铬渣的无害化处理用活性碳粉、纸浆废液、木屑、谷壳等还原剂与铬渣混合，在外热式回转窑内间接加热到700℃左右时，基本上能达到无害化的目的。然而，包括该例子在内的碳还原法目前仍处于需进一步探索的阶段。主要表现在，无害化的程度相对较低、经济效益不佳，故难以进行工业化推广与应用。
发明内容
本发明的目的是，针对已有技术存在的不足，提出一种选用廉价材料、以对铬渣解毒的方法。
为实现本发明目的，提供这样一种仅用米糠对铬渣解毒的方法。该方法也是一种对铬渣解毒的碳还原法。其改进之处是，该方法所用的解毒还原剂仅有米糠；方法是把米糠与铬渣混合均匀后，置于微波场中的进行聚合反应，以把铬渣中的六价铬还原成三价铬。
本发明的优越性如下由于本发明仅用了米糠作为还原剂，而米糠是作为植物光合作用一种生物质材料，生物质材料与矿物材料相比，它有永不枯竭来源。各种生物质每年以约1640亿吨的速度不断再生，如以能量换算，相当于目前石油年产量的15～20倍，这些丰富的可再生生物质资源被认为是21世纪可被人类利用的最丰富的绿色资源。生物质资源的利用有利于生态环境的保护，符合可持续发展战略的要求。而且，被本发明惟一利用的材料-米糠本身在许多地方都作为废弃物抛弃或燃料用了。因此，与现有的用煤炭粉或活性炭粉、及其同时用多种含炭原料参预其中的碳还原法相比较，本发明所用还原剂的来源广泛、成本低廉。从方案中还可以看出，该方法是把米糠与铬渣混合均匀后，置于微波场中进行氧化还原反应的。自1970年使用微波炉装置成功的处理核废料以来，微波技术迅速扩展到了化学领域。而近十几年来人们已经注意到微波在环境保护领域的应用潜力。微波在环境保护领域中的应用具有快速高效、简化操作程序、环境资源回收利用率高、省时节能、成本低的特点。昆明理工大学宁平研究了铬渣及还原剂(如煤、焦碳等)在微波场中的升温行为，讨论了微波功率、反应温度、反应时间、煤渣配比及反应物量等因素对铬渣解毒性能的影响及解毒机理，得到了操作的最佳的操作条件，实验证明了解毒后的还原铬渣在环境中的稳定性。因此，把米糠与铬渣混合均匀后，置于微波场中进行氧化还原反应时，其反应条件同样易于控制，铬解毒率高，解毒后铬渣的稳定性好。同时，作为有机碳源，制品加工方便、还原能力强，反应过程中伴生的可燃性气体还可作为再生能源所利用。
总之，本发明为微波、生物质法解毒重金属矿物废渣和生物质的资源化利用开辟了广阔的前景。
下面结合附图和实施例，对本发明作进一步的说明。
图1——米糠/铬渣质量比与铬解毒率的关系2——微波作用时间与铬解毒率的关系3——微波功率与铬解毒率的关系4——水/铬渣质量比与铬解毒率的关系图具体实施方式
一种仅用米糠对铬渣解毒的方法，该方法仍然是一种对铬渣解毒的碳还原法。与现有的碳还原法不同的是，该方法所用的解毒还原剂仅有米糠这一种生物质材料(在本发明中，也可称生物碳)。方法是把米糠与铬渣混合均匀后，置于微波场中的进行聚合反应，以把铬渣中的六价铬还原成三价铬。
披露至此，本领域的技术人员、尤其是用过现有的碳还原法对铬渣进行解毒、以把铬渣中的六价铬还原成三价铬的本领域技术人员，一定能够仅通过常规的实验或试验，进而再现本发明了。
为使相对不十分熟悉的技术人员(或者说水平接近于“本领域的技术人员”)也能够再现本发明，进一步披露如下。
本发明的方法包括如下步骤a、将米糠干燥、粉碎预处理，得到米糠细颗粒的平均粒度为25μm(500目——泰勒标准筛，下同)～180μm(80目)；b、将米糠细颗粒与平均粒度为53μm(270目)～125μm(115目)的铬渣均匀混合，米糠与铬渣的质量比为1.5～3；
c、将混合均匀的米糠-铬渣物料盛入玻璃或陶瓷反应容器中，置于频率为2450MHz，功率600～1000W的微波场中进行氧化还原反应，时间为3～5min；同时，在把铬渣中的六价铬还原成三价铬的同时，收集伴生的气体。
更进一步讲，能取得较好效果的工艺条件是在上述步骤a中，米糠细颗粒的平均粒度取25μm(500目)～80μm(180目)；在上述步骤b中，铬渣的平均粒度取53μm(270目)～80μm(180目)，混合前先用蒸馏水把铬渣均匀浸润；米糠与铬渣的质量比为1.8～2.5。
能取得更好效果的工艺条件是在上述步骤a中，米糠细颗粒的平均粒度取38μm(400目)；在上述步骤b中，铬渣的平均粒度取75μm(200目)，米糠与铬渣的质量比为2；在上述步骤c中，微波功率选择8000W；反应时间为4min。
下面，用本发明中能取得较好效果和更好效果的不同工艺条件，结合常规的操作，披露在试验室验证的结果(a)铬渣中六价铬的浸出用托盘天平称取粉碎至200目的铬渣40.0g，盛入1000mL聚乙烯塑料瓶，加入400mL蒸馏水，用磁力搅拌器在150r/min的转速下搅拌8小时，静置16小时，然后用玻璃砂心漏斗过滤，待测。
(b)解毒实验取一定量的200目的铬渣和干燥、粉碎至400目的米糠生物质加入烧杯中混合均匀，在微波中作用一定时间，取出冷却，用上述方法浸出六价铬，待测。
六价铬浓度采用二苯碳酰二肼分光光度法测定(GB/T 15555.4-1995)。
六价铬去除率α＝(m1-m2)/m1×100％ (1)式中，m1-原铬渣中六价铬的质量，g；m2-解毒后铬渣中六价铬含量，g。
生物质与铬渣的质量比R＝m3/m4(2)式中，m3-生物质的质量，g；m4-铬渣的质量，g。
水分与铬渣的质量比B＝m5/m4(3)式中，m5水的质量，g；m4-铬渣的质量，g。
验证结果通过附图中的图1～图4表示出来。
考察米糠/铬渣的质量比与铬渣解毒率的关系发现(参看图1)在解毒过程中，米糠的主要作用是作为还原剂，把铬渣中的六价铬还原成三价铬。因此，米糠的用量是决定解毒效果的主要影响因素，随着米糠用量的增加，解毒效果呈现一个较大的上升趋势；但当米糠用量达到饱和后，继续增加米糠的用量，引起混合物料质量的增加，混合物料在微波中的升温速度受到了限制，从而导致解毒效果有所下降。
考察微波辐射时间与铬渣解毒率的关系发现(参看图2)反应时间在1～4min的增长过程中，铬渣中六价铬的去除率有一个大幅度的增长趋势，由75％增加到98％。过后，随着反应时间的再次增长，去除率仍保持一定的增长，但其增长趋势却急剧的缓慢下来，当时间从4min增加到5min时，铬渣中六价铬去除率仅增加了1％。从能效、成本方面充分考虑，在实验过程中我们选择4min为最佳解毒时间。
考察微波功率与铬渣解毒率的关系发现(参看图3)随着微波功率的增加，解毒效果急剧上升。微波功率从160W增加到800W的过程中，铬渣中六价铬的去除率由0增长到98％，而且有进一步增长的趋势。其主要原因可能是，在解毒过程中，微波的作用主要还是在于它的热效应，随着微波功率的增加，混合物料在微波场中的升温速度更快，能更充足的提供还原反应发生所需要的能量。
考察水分/铬渣质量比与铬渣解毒率的关系发现(参看图4)随着混合物料中水含量的增加，铬渣中六价铬的去除率急剧下降，当B＝4时，六价铬的去除率已经由98％降低到了15％。这也进一步验证，物料中水分含量的多少确实对解毒过程有着极大的影响。铬渣解毒的过程实际上就是一个米糠和铬渣的固-固氧化还原反应，水的加入可以使两固相混合的更均匀，有更大的接触面积，提供一个更好的反应体系条件(即本发明所说的“均匀浸润”)。但实际结果却表明，水的加入不但没有促进铬渣的解毒反应，反而使解毒效率大幅度的降低，主要是因为水的比热较大，而且水是液体极性物质，对微波的吸收能力远远大于铬渣和米糠。因而微波能的大部分被水分的蒸发作用所耗散，所用于米糠与铬渣反应的微波能比较有限，导致解毒效果下降(即采用本发明所说的“均匀浸润”为最佳)。
验证中所收集的气体，经过测定，气体组成为
权利要求
1.仅用米糠对铬渣解毒的方法，该方法是一种对铬渣解毒的碳还原法，其特征在于，该方法所用的解毒还原剂仅有米糠；方法是把米糠与铬渣混合均匀后，置于微波场中的进行聚合反应，以把铬渣中的六价铬还原成三价铬。
2.根据权利要求1所述的仅用米糠对铬渣解毒的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤a、将米糠干燥、粉碎预处理，得到米糠细颗粒的平均粒度为25～180μm；b、将米糠细颗粒与平均粒度为53～125μm的铬渣均匀混合，米糠与铬渣的质量比为1.5～3；c、将混合均匀的米糠-铬渣物料盛入玻璃或陶瓷反应容器中，置于频率为2450MHz，功率600～1000W的微波场中的进行聚合反应，时间为3～5min；在把铬渣中的六价铬还原成三价铬的同时，收集伴生的气体。
3.根据权利要求2所述的仅用米糠对铬渣解毒的方法，其特征在于在步骤a中，米糠细颗粒的平均粒度为25～80μm；在步骤b中，铬渣的平均粒度为53～80μm，混合前先用蒸馏水把铬渣均匀浸润；米糠与铬渣的质量比为1.8～2.5。
4.根据权利要求3所述的仅用米糠对铬渣解毒的方法，其特征在于在步骤a中，米糠细颗粒的平均粒度为38μm；在步骤b中，铬渣的平均粒度为75μm，米糠与铬渣的质量比为2；在步骤c中，微波功率8000W；反应时间为4min。
全文摘要
一种仅用米糠对铬渣解毒的方法，该方法是一种碳还原法。在本发明的方法中所用的解毒还原剂仅有米糠；方法是把米糠与铬渣混合均匀后，置于微波场中进行氧化还原反应，以把铬渣中的六价铬还原成三价铬。与现有的用煤炭粉或活性炭粉、及其同时用多种含炭原料参与其中的碳还原法相比较，本发明所用还原剂的来源广泛、成本低廉；结合微波的应用，本发明具有简化操作程序、环境资源回收利用率高、省时节能的特点；反应过程中伴生的可燃性气体还可作为再生能源所利用。
文档编号A62D3/00GK1827247SQ20061005420
公开日2006年9月6日 申请日期2006年4月7日 优先权日2006年4月7日
发明者刘仁龙, 刘作华, 杜军, 陶长元, 唐金晶 申请人:重庆大学
技术领域：
本发明涉及固体废弃物的处理与资源化，具体涉及铬渣的处理与资源化的方法。
背景技术：
铬盐工业是重要的基础原料工业，涉及到国民经济10％以上的产品，在国民经济中占有重要的地位。然而，在金属铬和铬盐生产过程中均有固体废弃物-铬渣排放出来。通常，每生产1吨金属铬排放15吨铬渣，每生产1吨铬盐可排放3～3.5吨铬渣。在我国，每年要排出10余万吨铬渣，到目前为止，我国近百家铬渣排放单位已累计堆存铬渣300万吨以上。铬渣中含有2％～5％对环境和人体健康有害的三价铬[Cr(III)]和六价铬[Cr(VI)]，而六价铬的毒性比三价铬约高100倍。Cr(VI)对人体消化道和皮肤具有刺激性，以各种形式危害人体健康，有时会引起全身中毒，引起皮炎和湿疹，还可以致过敏、致癌等疾病。无论是Cr(VI)还是Cr3+化合物，对水中动植物均有致死作用。
铬渣中六价铬化合物物相组成主要是四水铬酸钠、铬酸钙、铬铝酸钙和碱式铬酸铁四种矿物。此外尚有一部分六价铬包藏在铁铝酸四钙、p-硅酸二钙固溶体中。四水铬酸钠和铬酸钙存在于铬渣内部，主要是因为在铬盐厂浸洗过程中，其不能及时的全部扩散到表面溶解，从而留在渣内。铬铝酸钙和碱式铬酸铁中的六价铬，其晶粒很小或附着在其它颗粒表面，能被地表水、雨水慢慢溶出，较易被硫粒子、亚铁粒子还原，高温时易分解还原。与p-硅酸二钙及铁铝酸四钙形成固溶体的六价铬位于这些晶体的晶格点阵处，很难溶解，也难于低温还原，在室外长期堆放使这部分六价铬随铁铝酸四钙及p-硅酸二钙的水化而慢慢溶出，从而造成环境污染。
铬渣的任意排放、堆存，不但占用大量土地资源，而且铬渣经雨水淋漓，含铬污水四处溢流、下渗，对土壤、地下水、河道造成污染。渣堆地面防渗并加盖防水的堆贮方法对暂时控制铬污染有一定效果，但铬渣的毒性没有被解除，一旦发生渗漏，必将带来严重的环境污染。铬渣对环境造成的危害已越来越引起人们的广泛关注。我国对铬渣的治理已耗资上亿元，铬渣排放企业的投资更为巨大，但都没能从根本上解决铬渣对环境的污染问题。因而，探索铬渣处理的新方法具有重要的经济价值和社会效益。
目前铬渣解毒方法大致可分为两大类湿法无害化处理法和干法无害化处理法。
湿法无害化处理法是在一定条件下，铬渣中的铬酸钠(Na2CrO4)和铬酸钙(CaCrO4)与加入的还原剂发生液固反应，六价铬可以还原成三价铬。这种处理能够消除或降低六价铬的危害，控制污染的扩大，便于综合利用。其中，一种有代表性的是硫化钠湿法解毒法。此法是将铬渣磨碎成粉末，加入硫化物水溶液，并将之加热到100℃。由于反应温度不高，还原时间有限，常压下的湿法解毒不彻底，仍有一部分CaCrO4留在处理后的渣中。
干法无害化处理法包括硫磺还原法、碳还原法、烧结还原法。其中用碳还原法的例子有，日本专利JP 2003147430中报道，利用碳还原法进行铬渣的无害化处理用活性碳粉、纸浆废液、木屑、谷壳等还原剂与铬渣混合，在外热式回转窑内间接加热到700℃左右时，基本上能达到无害化的目的。然而，包括该例子在内的碳还原法目前仍处于需进一步探索的阶段。主要表现在，无害化的程度相对较低、经济效益不佳，故难以进行工业化推广与应用。
发明内容
本发明的目的是，针对已有技术存在的不足，提出一种选用廉价材料、以对铬渣解毒的方法。
为实现本发明目的，提供这样一种仅用米糠对铬渣解毒的方法。该方法也是一种对铬渣解毒的碳还原法。其改进之处是，该方法所用的解毒还原剂仅有米糠；方法是把米糠与铬渣混合均匀后，置于微波场中的进行聚合反应，以把铬渣中的六价铬还原成三价铬。
本发明的优越性如下由于本发明仅用了米糠作为还原剂，而米糠是作为植物光合作用一种生物质材料，生物质材料与矿物材料相比，它有永不枯竭来源。各种生物质每年以约1640亿吨的速度不断再生，如以能量换算，相当于目前石油年产量的15～20倍，这些丰富的可再生生物质资源被认为是21世纪可被人类利用的最丰富的绿色资源。生物质资源的利用有利于生态环境的保护，符合可持续发展战略的要求。而且，被本发明惟一利用的材料-米糠本身在许多地方都作为废弃物抛弃或燃料用了。因此，与现有的用煤炭粉或活性炭粉、及其同时用多种含炭原料参预其中的碳还原法相比较，本发明所用还原剂的来源广泛、成本低廉。从方案中还可以看出，该方法是把米糠与铬渣混合均匀后，置于微波场中进行氧化还原反应的。自1970年使用微波炉装置成功的处理核废料以来，微波技术迅速扩展到了化学领域。而近十几年来人们已经注意到微波在环境保护领域的应用潜力。微波在环境保护领域中的应用具有快速高效、简化操作程序、环境资源回收利用率高、省时节能、成本低的特点。昆明理工大学宁平研究了铬渣及还原剂(如煤、焦碳等)在微波场中的升温行为，讨论了微波功率、反应温度、反应时间、煤渣配比及反应物量等因素对铬渣解毒性能的影响及解毒机理，得到了操作的最佳的操作条件，实验证明了解毒后的还原铬渣在环境中的稳定性。因此，把米糠与铬渣混合均匀后，置于微波场中进行氧化还原反应时，其反应条件同样易于控制，铬解毒率高，解毒后铬渣的稳定性好。同时，作为有机碳源，制品加工方便、还原能力强，反应过程中伴生的可燃性气体还可作为再生能源所利用。
总之，本发明为微波、生物质法解毒重金属矿物废渣和生物质的资源化利用开辟了广阔的前景。
下面结合附图和实施例，对本发明作进一步的说明。
图1——米糠/铬渣质量比与铬解毒率的关系2——微波作用时间与铬解毒率的关系3——微波功率与铬解毒率的关系4——水/铬渣质量比与铬解毒率的关系图具体实施方式
一种仅用米糠对铬渣解毒的方法，该方法仍然是一种对铬渣解毒的碳还原法。与现有的碳还原法不同的是，该方法所用的解毒还原剂仅有米糠这一种生物质材料(在本发明中，也可称生物碳)。方法是把米糠与铬渣混合均匀后，置于微波场中的进行聚合反应，以把铬渣中的六价铬还原成三价铬。
披露至此，本领域的技术人员、尤其是用过现有的碳还原法对铬渣进行解毒、以把铬渣中的六价铬还原成三价铬的本领域技术人员，一定能够仅通过常规的实验或试验，进而再现本发明了。
为使相对不十分熟悉的技术人员(或者说水平接近于“本领域的技术人员”)也能够再现本发明，进一步披露如下。
本发明的方法包括如下步骤a、将米糠干燥、粉碎预处理，得到米糠细颗粒的平均粒度为25μm(500目——泰勒标准筛，下同)～180μm(80目)；b、将米糠细颗粒与平均粒度为53μm(270目)～125μm(115目)的铬渣均匀混合，米糠与铬渣的质量比为1.5～3；
c、将混合均匀的米糠-铬渣物料盛入玻璃或陶瓷反应容器中，置于频率为2450MHz，功率600～1000W的微波场中进行氧化还原反应，时间为3～5min；同时，在把铬渣中的六价铬还原成三价铬的同时，收集伴生的气体。
更进一步讲，能取得较好效果的工艺条件是在上述步骤a中，米糠细颗粒的平均粒度取25μm(500目)～80μm(180目)；在上述步骤b中，铬渣的平均粒度取53μm(270目)～80μm(180目)，混合前先用蒸馏水把铬渣均匀浸润；米糠与铬渣的质量比为1.8～2.5。
能取得更好效果的工艺条件是在上述步骤a中，米糠细颗粒的平均粒度取38μm(400目)；在上述步骤b中，铬渣的平均粒度取75μm(200目)，米糠与铬渣的质量比为2；在上述步骤c中，微波功率选择8000W；反应时间为4min。
下面，用本发明中能取得较好效果和更好效果的不同工艺条件，结合常规的操作，披露在试验室验证的结果(a)铬渣中六价铬的浸出用托盘天平称取粉碎至200目的铬渣40.0g，盛入1000mL聚乙烯塑料瓶，加入400mL蒸馏水，用磁力搅拌器在150r/min的转速下搅拌8小时，静置16小时，然后用玻璃砂心漏斗过滤，待测。
(b)解毒实验取一定量的200目的铬渣和干燥、粉碎至400目的米糠生物质加入烧杯中混合均匀，在微波中作用一定时间，取出冷却，用上述方法浸出六价铬，待测。
六价铬浓度采用二苯碳酰二肼分光光度法测定(GB/T 15555.4-1995)。
六价铬去除率α＝(m1-m2)/m1×100％ (1)式中，m1-原铬渣中六价铬的质量，g；m2-解毒后铬渣中六价铬含量，g。
生物质与铬渣的质量比R＝m3/m4(2)式中，m3-生物质的质量，g；m4-铬渣的质量，g。
水分与铬渣的质量比B＝m5/m4(3)式中，m5水的质量，g；m4-铬渣的质量，g。
验证结果通过附图中的图1～图4表示出来。
考察米糠/铬渣的质量比与铬渣解毒率的关系发现(参看图1)在解毒过程中，米糠的主要作用是作为还原剂，把铬渣中的六价铬还原成三价铬。因此，米糠的用量是决定解毒效果的主要影响因素，随着米糠用量的增加，解毒效果呈现一个较大的上升趋势；但当米糠用量达到饱和后，继续增加米糠的用量，引起混合物料质量的增加，混合物料在微波中的升温速度受到了限制，从而导致解毒效果有所下降。
考察微波辐射时间与铬渣解毒率的关系发现(参看图2)反应时间在1～4min的增长过程中，铬渣中六价铬的去除率有一个大幅度的增长趋势，由75％增加到98％。过后，随着反应时间的再次增长，去除率仍保持一定的增长，但其增长趋势却急剧的缓慢下来，当时间从4min增加到5min时，铬渣中六价铬去除率仅增加了1％。从能效、成本方面充分考虑，在实验过程中我们选择4min为最佳解毒时间。
考察微波功率与铬渣解毒率的关系发现(参看图3)随着微波功率的增加，解毒效果急剧上升。微波功率从160W增加到800W的过程中，铬渣中六价铬的去除率由0增长到98％，而且有进一步增长的趋势。其主要原因可能是，在解毒过程中，微波的作用主要还是在于它的热效应，随着微波功率的增加，混合物料在微波场中的升温速度更快，能更充足的提供还原反应发生所需要的能量。
考察水分/铬渣质量比与铬渣解毒率的关系发现(参看图4)随着混合物料中水含量的增加，铬渣中六价铬的去除率急剧下降，当B＝4时，六价铬的去除率已经由98％降低到了15％。这也进一步验证，物料中水分含量的多少确实对解毒过程有着极大的影响。铬渣解毒的过程实际上就是一个米糠和铬渣的固-固氧化还原反应，水的加入可以使两固相混合的更均匀，有更大的接触面积，提供一个更好的反应体系条件(即本发明所说的“均匀浸润”)。但实际结果却表明，水的加入不但没有促进铬渣的解毒反应，反而使解毒效率大幅度的降低，主要是因为水的比热较大，而且水是液体极性物质，对微波的吸收能力远远大于铬渣和米糠。因而微波能的大部分被水分的蒸发作用所耗散，所用于米糠与铬渣反应的微波能比较有限，导致解毒效果下降(即采用本发明所说的“均匀浸润”为最佳)。
验证中所收集的气体，经过测定，气体组成为
权利要求
1.仅用米糠对铬渣解毒的方法，该方法是一种对铬渣解毒的碳还原法，其特征在于，该方法所用的解毒还原剂仅有米糠；方法是把米糠与铬渣混合均匀后，置于微波场中的进行聚合反应，以把铬渣中的六价铬还原成三价铬。
2.根据权利要求1所述的仅用米糠对铬渣解毒的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤a、将米糠干燥、粉碎预处理，得到米糠细颗粒的平均粒度为25～180μm；b、将米糠细颗粒与平均粒度为53～125μm的铬渣均匀混合，米糠与铬渣的质量比为1.5～3；c、将混合均匀的米糠-铬渣物料盛入玻璃或陶瓷反应容器中，置于频率为2450MHz，功率600～1000W的微波场中的进行聚合反应，时间为3～5min；在把铬渣中的六价铬还原成三价铬的同时，收集伴生的气体。
3.根据权利要求2所述的仅用米糠对铬渣解毒的方法，其特征在于在步骤a中，米糠细颗粒的平均粒度为25～80μm；在步骤b中，铬渣的平均粒度为53～80μm，混合前先用蒸馏水把铬渣均匀浸润；米糠与铬渣的质量比为1.8～2.5。
4.根据权利要求3所述的仅用米糠对铬渣解毒的方法，其特征在于在步骤a中，米糠细颗粒的平均粒度为38μm；在步骤b中，铬渣的平均粒度为75μm，米糠与铬渣的质量比为2；在步骤c中，微波功率8000W；反应时间为4min。
全文摘要
一种仅用米糠对铬渣解毒的方法，该方法是一种碳还原法。在本发明的方法中所用的解毒还原剂仅有米糠；方法是把米糠与铬渣混合均匀后，置于微波场中进行氧化还原反应，以把铬渣中的六价铬还原成三价铬。与现有的用煤炭粉或活性炭粉、及其同时用多种含炭原料参与其中的碳还原法相比较，本发明所用还原剂的来源广泛、成本低廉；结合微波的应用，本发明具有简化操作程序、环境资源回收利用率高、省时节能的特点；反应过程中伴生的可燃性气体还可作为再生能源所利用。
文档编号A62D3/00GK1827247SQ20061005420
公开日2006年9月6日 申请日期2006年4月7日 优先权日2006年4月7日
发明者刘仁龙, 刘作华, 杜军, 陶长元, 唐金晶 申请人:重庆大学
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