침출강의 전기화학적 특성 분석

Scientific Reports 12권, 기사 번호: 16691(2022) 이 기사 인용

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측정항목 세부정보

본 연구에서는 침출된 슬러지, 자철광 및 아연 페라이트의 전기화학적 특성을 연구했습니다. 최근 몇 년 동안 아연 함유 물질을 광촉매로 사용하는 것에 대한 관심이 급증하고 아세트산이 그 제조에 응용되는 것을 발견했기 때문에 아세트산이 침출 시약으로 사용되었습니다. 다양한 방법론적 접근법이 사용되었지만 고체/액체 비율이 500인 0.01M 아세트산에서 1~3시간 침출을 조합하여 최상의 결과를 얻었습니다. 이 배열에서 아연나이트는 슬러지에서 거의 완전히 제거되었지만 아연은 슬러지에서 거의 완전히 제거되었습니다. 페라이트와 자철석은 고체 잔류물에 남아 있었습니다. 주요 침출 생성물의 현장 외 분석은 X선 회절, 적외선 분광학 및 열중량 측정법을 통해 수행되었습니다. 미세자석과 아연 페라이트인 고체 잔류물과 모델 시스템의 전기화학적 거동은 변형된 탄소 페이스트 전극, 순환 전압전류법, 시간전류법을 사용하여 알칼리 매질에서 0~1.5V 범위의 적절한 전위 창을 사용하여 연구되었습니다. 요약 , 스캔 속도의 제곱근에 대한 양극 및 음극 피크 높이의 선형 의존성이 발견되었습니다. 양극 및 음극 피크의 위치는 스캔 속도에 따라 약간 이동했으며 최대 25mV/s의 낮은 속도에서만 개별 피크가 일치했습니다. 전기화학적 반응은 준가역적 과정을 제안했습니다.

제강 폐기물에는 중금속이 포함되어 있기 때문에 유해 물질로 분류된다는 것은 널리 알려져 있습니다. 그 중 하나는 아연으로, 용해도가 높은 징카이트 ZnO 또는 난용성 아연 페라이트 ZnFe2O4 형태로 함유되어 있습니다. 아연과 그 화합물은 고압 또는 저압에서 산성 또는 알칼리성 침출을 통해 이러한 폐기물로부터 회수됩니다. 대기압 하에서 징카이트는 NaOH, NH4Cl 또는 (NH4)2CO3에서 침출되어 거의 선택적으로 분리될 수 있으며 아연 페라이트는 잔류물에 남아 있습니다1,2,3. 산 침출 중에 아연 페라이트도 용해되지만 철은 용액에 들어갑니다4,5,6. 이는 황산철 화합물을 침전시키기 위해 산 침출 후 에틸 알코올을 사용한 Siedlecka7 및 Maia8에 의해 극복되었습니다. 또한, 칼슘 화합물은 불용성 석고로 전환되고, 자기 분리는 자철광과 적철광을 생성합니다.

아연은 고압 하에서 산 침출을 통해 아연 페라이트에서 얻을 수 있거나 Waelz 가마 공정 및 그 변형, H2 및 CO에 의한 중금속 함유 염기성 산소 노 먼지의 환원을 기반으로 하는 RecoDust 공정과 같은 건식 야금 공정을 사용하여 얻을 수 있습니다. 각각 10과 11에 설명되어 있습니다. Pickles12는 철에 의한 선택적 환원을 조사하여 아연 및 납 회수를 위한 최적의 온도 및 압력 범위를 보고했습니다. 환원, 로스팅, 산 침출 및 자기 분리의 조합이 13에서 제안되었습니다. 황산암모늄에 의한 아연 침출 잔류물의 배소는 14에 설명되어 있는데, 여기서 도입된 3단계 공정은 제철에서 재활용하기에 적합한 고순도 잔류물을 제공했습니다. Kashyap과 Taylor15는 아연 페라이트를 부분적으로 줄이기 위해 H2 가스를 사용했습니다. 또한 NaOH16,17,18을 사용하는 열-수력제련 공정을 결합하여 아연을 프랭클린석에서 선택적으로 분리할 수 있다는 점도 주목할 가치가 있습니다.

제강 폐기물과 그 침출 생성물은 실질적으로 매우 중요합니다. 제강 슬러지는 세라믹 생산의 원료로 사용될 수 있으며19,20,21에서와 같이 폐수에서 중금속을 제거하는 데 사용될 수 있습니다. 석회를 첨가한 후 슬러지로 연탄을 만들어 변환기에서 사용할 수 있습니다22. Roslan 등23은 철강산업의 부산물 유래 포졸란 시멘트의 특성 개선 가능성을 조사하였다. 아연 페라이트는 초상자성을 나타내는 하이브리드 나노복합체의 구성 요소이자 다양한 화학 반응의 촉매제로 널리 연구되고 있습니다. 아연 함유 물질의 광촉매 적용은 여러 연구24,25,26,27,28,29,30,31,32에서 논의됩니다. 특히 ZnO-그래핀옥사이드 나노하이브리드는 크리스탈 바이올렛의 광분해 과정에서 우수한 광촉매 특성을 나타냈다. 아연 페라이트 기반 센서의 전기화학적 연구는33,34,35,36에서 수행되었다. 페라이트 물질의 초축전 용량 거동은 37에서 조사되었습니다. 나노입자는 1000회 충전/방전 주기 이후 초기 정전용량의 87% 이상을 유지했습니다. 아연 페라이트 기반 그래핀 나노복합체는 Nivetha와 Grace38에 의해 유망한 전기촉매로 테스트되었습니다. MnFe2O4/그래핀 및 ZnFe2O4/그래핀 나노복합체는 수소 환원 메커니즘을 통해 수소 생성을 위한 효율적인 전기촉매인 것으로 밝혀졌습니다.