一水硫酸锌生产工艺排放哪些污染物
硫酸锌的生产工艺主要由:1、锌盐与硫酸合成法2、硫酸浸取锌矿3、煅烧闪锌矿等。各种方法产生的污染物各不相同。
方法一可能产生酸水或锌离子水,从而引起酸污染或重离子污染;
方法二可能产生酸水或因锌矿不纯净而产生其他的金属离子尤其是重金属离子的污染;
方法三可能产生难以处理的固体废弃物,而且煅烧时也可能产生二氧化硫、氨气等污染气体;
最后,所有的工业生产过程中都会利用到热,加热需要能源燃烧,因而引起酸雨性气体,温室性气体的排放,对大气有较严重的危害。
加入双氧水目的是将亚铁离子氧化成铁离子,以便通过调节溶液pH将杂质除去,从而得到较纯净的硫酸锌。
反应的离子反应为:2Fe2++2H++H2O2=2Fe3++2H2O。
工业上用菱锌矿(ZnCO3,含少量Fe2O3、SiO2及不溶于酸的杂质)为原料制取硫酸锌,其工艺流程为:菱锌矿主要成分为ZnCO3,含少量Fe2O3、SiO2及不溶于酸的杂质,加入稀硫酸后碳酸锌、氧化铁溶解,二氧化硅等不溶物形成沉淀,通过过滤可以分离出不溶物;向所得滤液中加入双氧水将亚铁离子氧化成铁离子,再加入ZnO调节溶液pH,将铁离子完全生成氢氧化铁沉淀,通过过滤得到纯净的硫酸锌。
2.用碳酸氢铵沉淀法制取碳式碳酸锌及活性氧化锌,其特征是,采用硫酸锌(特别是用锌粉还原法制取保险粉后的回收氢氧化锌,经用工业硫酸溶解,除去杂质后的硫酸锌),溶液中加入碳酸氢铵为沉淀剂,沉淀为碱式碳酸锌,经过滤洗涤干燥后成为碱式碳酸锌成品,经焙烧后制取活性氧化锌的工艺方法,也适用于制备其它形式的碱式碳酸盐。
Zn2(OH)2CO3=2Zn0+H2O+CO2↑(加热)
| (1)将菱锌矿研磨成粉可以增加反应时的接触面积,使得反应更加充分,滤液1中混有Fe 3+ 和Fe 2+ ,调节PH,加入漂白精的目的是将Fe 2+ 氧化为Fe 3+ ,生成Fe(OH) 3 沉淀除去,故答案为:增大反应物接触面积或增大反应速率或使反应更充分;除去含铁杂质; (2)流程中“氧化除铁”是加入漂白粉,方程式后面产物中又有氯离子,可知氧化剂是ClO - ,观察方程式前后可以推出还要加入水分子, 故答案为:2Fe(OH) 2 +ClO - +H 2 O═2Fe(OH) 3 +Cl - ; (3)化学式量为89,组成元素是Fe、O、H,其中铁的相对原子量为56,扣掉56剩下33,化学式中只能含有2个氧原子和1个氢原子,所以可能的组成为FeO(OH), 故答案为:FeO(OH)(或其它合理答案); (4)调节滤液2的PH要想生成Zn(OH) 2 沉淀而不生成Mg(OH) 2 ,必须知道Mg(OH) 2 开始沉淀时的pH、Zn(OH) 2 开始沉淀时的pH,Mg(OH) 2 沉淀完全时的pH、Zn(OH) 2 沉淀完全时的pH,故答案为:Mg(OH) 2 开始沉淀时的pH、Zn(OH) 2 开始沉淀时的pH,Mg(OH) 2 沉淀完全时的pH、Zn(OH) 2 沉淀完全时的pH(任写两个即可); (5))“滤液4”之后的操作目的是得到纯净的固体,应将溶液蒸发、结晶、过滤后洗涤并干燥,故答案为:蒸发浓缩、冷却结晶; (6)设碳酸锌的质量为m,利用关系式法计算: ZnCO 3 ----ZnO 125 81 m m 2 ZnCO 3 的质量为
ZnCO 3 的质量分数为
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第二步,硫酸锌溶液净化,此步需净化除去铜、镉、钴及氟氯.此步设备需要机械搅拌槽,压滤机.所得净化后的硫酸锌溶液进入下一工序.
第三步,硫酸锌溶液电沉积,使锌在阴极上析出,此步需要的设备有:电解槽,阴极,阳极,供电设备,载流母线,冷却电解液的设备和剥锌机等.
(2)流程中“氧化除铁”是加入漂白粉,方程式后面产物中又有氯离子,可知氧化剂是ClO-,观察方程式前后可以推出还要加入水分子,所以“氧化除铁”步骤中反应的化学方程式:2Fe(OH)2+ClO-+H2O═2Fe(OH)3+Cl-,反应前铁元素是+2价,氯元素是+1价,氧元素是-2价,反应后铁元素是+3价,氯元素是-1价,氧元素是-2价,所以这个反应中有2种元素的化合价发生了变化;
(3)组成元素Fe、O、H的原子个数是1、2、1,所以元素Fe、O、H的质量比是56:(2×16):1=56:32:1;
(4)调节滤液2的PH要想生成Zn(OH)2沉淀而不生成Mg(OH)2,必须知道Mg(OH)2开始沉淀时的pH、Zn(OH)2开始沉淀时的pH,Mg(OH)2沉淀完全时的pH、Zn(OH)2沉淀完全时的pH,pH应介于8.0≤pH<10.4,所以理论上可选用的最大区间为:8.0≤pH<10.4;
(5)从“滤液3”制取MgO过程中,应先生成Mg(OH)2,溶液碱性应较强,b、d符合,而纯碱溶液水解呈碱性,碱性较弱,所以合适的反应物是为:bd;
(6)“滤液4”之后的操作目的是得到纯净的固体,应将溶液蒸发、结晶、过滤后洗涤并干燥,所以蒸发浓缩蒸发浓缩、冷却结晶、过滤,洗涤,干燥;
(7)设碳酸锌的质量为m,利用关系式法计算:
ZnCO3----ZnO
125 81
m m2
ZnCO3 的质量为
| 125m 2 |
| 81 |
| 125m 2 |
| 81m 1 |
故答案为:(1)充分反应,加快反应速度,提高产率;
(2)2Fe(OH)2+ClO-+H2O═2Fe(OH)3+Cl-,2;
(3)56:32:1;
(4)8.0≤pH<10.4;
(5)b、d;
(6)降温结晶;
(7)125m2/81m1.
| (1)增大反应物接触面积或增大反应速度或使反应更充分 (2)2;1;ClO - ;1;H 2 O;2;1 (3)FeO(OH)(或其他合理答案) (4)8.0≤pH<10.4(或其他合理答案) (5)b(或b和d),d (6)蒸发浓缩;冷却结晶(或其他合理答案) (7)125m 2 /81m 1 (或其他合理答案) |