[發(fā)明專利]一種脫除酸洗廢液中微量重金屬及非金屬雜質(zhì)的方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610136568.5
• 申請(qǐng)日: 2016-03-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105668754A
• 公開(kāi)（公告）日: 2016-06-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊運(yùn)泉;劉志成;李文松;王威燕;劉文英;曾樂(lè)林
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 湘潭大學(xué)
• 主分類號(hào): C02F1/62
• 分類號(hào): C02F1/62;C02F101/20;C02F101/22;C02F103/16
• 代理公司: 湘潭市匯智專利事務(wù)所(普通合伙) 43108
• 代理人: 冷玉萍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及水處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種鋼鐵企業(yè)酸洗廢液中微量重 金屬(鉛、鎘、汞、銅、鈷、鎳)及非金屬(砷酸根、亞砷酸根、硫化物)等 雜質(zhì)的脫除方法。

背景技術(shù)

在鋼鐵制品生產(chǎn)過(guò)程中，為改善鋼材及其金屬制品的表面結(jié)構(gòu)，常需要利 用硫酸或鹽酸的腐蝕作用對(duì)其表面進(jìn)行清洗加工處理，以去除鋼材表面的銹蝕 物。隨著酸洗液中金屬離子濃度的升高，其酸度減小，酸洗液的清洗、腐蝕效 果顯著下降而最終成為相應(yīng)的硫酸或鹽酸酸洗廢液(以下簡(jiǎn)稱為酸洗廢液)。

鋼材表面酸洗過(guò)程所產(chǎn)生的酸洗廢液，主要含有一定濃度的硫酸(當(dāng)采用 硫酸酸洗時(shí))或鹽酸(當(dāng)采用鹽酸酸洗時(shí))，大量的亞鐵離子，少量的錳離子， 微量的鉛、鎘、汞、銅、鈷、鎳等重金屬離子及砷等非金屬有毒有害物質(zhì)，是 一種強(qiáng)酸性、高毒性的廢液。根據(jù)化學(xué)分析，酸洗廢液中一般含有2-5％的硫酸 和大于80g/L的亞鐵離子。表1，表2分別列出了國(guó)內(nèi)鋼鐵企業(yè)硫酸和鹽酸酸洗 廢液中鐵和主要重金屬元素及有毒有害非金屬物質(zhì)的一般組成。

表1鋼鐵企業(yè)硫酸酸洗廢液組成

表2鋼鐵企業(yè)鹽酸酸酸洗廢液組成

近年來(lái)，全國(guó)鋼鐵企業(yè)每年酸洗廢液的產(chǎn)生量已經(jīng)超過(guò)百萬(wàn)立方米。如不 對(duì)其進(jìn)行妥善的處理或綜合處理，不僅會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，而且還會(huì)造成 資源的極大浪費(fèi)。目前，我國(guó)的各類酸洗廢液均已被列入危險(xiǎn)廢物進(jìn)行管理， 研究其新的處理方法和綜合利用技術(shù)已經(jīng)受到了廣泛重視。其中，具有代表性 的酸洗廢液處理及利用技術(shù)是中和沉淀法和廢酸綜合回收法。中和沉淀法因在 處理過(guò)程中存在污泥產(chǎn)生量大、藥劑成本高、污泥后處理(處置)麻煩、酸洗 廢液中有利用價(jià)值的鐵和廢酸等資源浪費(fèi)嚴(yán)重以及易產(chǎn)生二次污染等問(wèn)題，已 不符合現(xiàn)代鋼鐵生產(chǎn)綠色、可持續(xù)和循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展理念，因而該技術(shù)已被逐 漸淘汰；綜合回收法主要是利用蒸發(fā)結(jié)晶、溶劑析出等方法對(duì)酸洗廢液中所含 的鐵鹽(硫酸亞鐵，當(dāng)采用硫酸酸洗時(shí)；或：氯化亞鐵，當(dāng)采用鹽酸酸洗時(shí)) 和二次酸(硫酸，當(dāng)采用硫酸酸洗時(shí)；或：鹽酸，當(dāng)采用鹽酸酸洗時(shí))進(jìn)行回 收，并利用所回收的鐵鹽進(jìn)一步加工生產(chǎn)飼料添加劑(如：一水硫酸亞鐵)和 水處理藥劑(如：七水硫酸亞鐵、聚合硫酸鐵、氯化亞鐵、聚合氯化鐵等)等 化工產(chǎn)品，所回收的二次酸則通過(guò)與新酸配制后直接循環(huán)利用于酸洗過(guò)程。但 是，由于酸洗廢液中微量重金屬和有毒有害非金屬物質(zhì)的存在，使得這些重金 屬和有毒有害非金屬物質(zhì)進(jìn)入所回收的鐵鹽或利用其生產(chǎn)的化工產(chǎn)品(飼料添 加劑、水處理藥劑等)中，造成產(chǎn)品質(zhì)量無(wú)法滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)要求，從而 限制了這些產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域和市場(chǎng)推廣。因此，研發(fā)酸洗廢液中重金屬和有毒 有害非金屬元素雜質(zhì)去除的新方法與新技術(shù)，對(duì)于促進(jìn)酸洗廢液的資源化利用、 緩解當(dāng)前日益突出的水體環(huán)境污染問(wèn)題具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

酸洗廢液中重金屬和有毒有害非金屬元素的去除方法包括電解法、離子 交換法、溶劑萃取法、吸附法等。電解法能耗大，處理能力較小，不適合鋼鐵 企業(yè)大排放量的酸洗廢液處理；溶劑萃取法則由于酸洗廢液中含一定濃度的硫 酸(當(dāng)采用硫酸酸洗時(shí))或鹽酸(當(dāng)采用鹽酸酸洗時(shí))和大量的鐵，使得萃取 劑的對(duì)微量重金屬離子的選擇性萃取效率低，且萃取劑再生困難，成本較高； 離子交換法通常也只適用于低濃度、小處理量和出水水質(zhì)要求很高的廢水深度 處理過(guò)程，對(duì)于含一定濃度硫酸或鹽酸及高濃度鐵離子的酸洗廢液的離子交換 處理，也同樣存在離子交換樹(shù)脂對(duì)高濃度鐵離子與微量重金屬離子之間的競(jìng)爭(zhēng) 性交換效率低、交換樹(shù)脂極易達(dá)到飽和的問(wèn)題；吸附法雖然具有工藝簡(jiǎn)單，操 作方便等優(yōu)點(diǎn)，但用量大，成本較高，吸附劑再生麻煩，處理效果不理想。因 此，酸洗廢液中微量重金屬及其他非金屬雜質(zhì)脫除的新方法必須滿足工藝簡(jiǎn)單、 綠色環(huán)保、低成本、低能耗等要求，并具備良好的技術(shù)應(yīng)用前景和工業(yè)實(shí)用價(jià) 值。