[發(fā)明專利]一種石墨烯生產(chǎn)過程中廢硫酸的處理方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711126708.1
• 申請日: 2017-11-15
• 公開（公告）號: CN109775725A
• 公開（公告）日: 2019-05-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 丁兆龍
• 申請（專利權(quán)）人: 常州第六元素材料科技股份有限公司
• 主分類號: C01C1/24
• 分類號: C01C1/24;C01C1/242;C01D5/00;C01G45/02
• 代理公司: 北京世衡知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11686
• 代理人: 肖淑芳;郝文博

本發(fā)明提供一種石墨烯生產(chǎn)過程中廢硫酸的處理方法，利用氨水和所述廢硫酸反應(yīng)；向反應(yīng)體系中鼓入氧氣，使所述廢硫酸中的Mn²⁺沉淀；和固液分離。根據(jù)本發(fā)明的方法采用石墨烯廢酸生產(chǎn)硫酸銨、硫酸鉀和Mn₃O₄產(chǎn)品，即能處理石墨烯生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的大量廢酸，又能利用廢酸變廢為寶增加產(chǎn)品附加值，而且不會給環(huán)境造成二次污染。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及工業(yè)廢硫酸的綜合利用技術(shù)，具體涉及一種石墨烯生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢硫酸綜合利用生產(chǎn)硫酸銨鉀和錳氧化物的方法。

背景技術(shù)

采用氧化還原法工業(yè)化生產(chǎn)石墨烯過程中，由于工藝要求，通常需大量強(qiáng)氧化性酸如濃硫酸、濃硝酸、重鉻酸以及高錳酸鉀等，反應(yīng)過程中，石墨烯只吸收了上述物質(zhì)中少部分的氧、氫元素，大部分元素被保留下來，以H⁺、 SO₄²⁺、K⁺、Mn²⁺等形式存在于水溶液中，產(chǎn)生大量廢酸液。現(xiàn)有的石墨烯廢酸處理方法主要有以下幾種:

CN103696015A公開了一種石墨烯生產(chǎn)過程中廢硫酸處理方法：利用石墨烯生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢硫酸生產(chǎn)硫酸鈣晶須。但是該工藝存在一些問題： a.石墨烯生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢硫酸中含有大量K⁺和Mn²⁺，在利用該廢硫酸生產(chǎn)硫酸鈣晶須過程中沒有去除，會造成二次污染。b.處理過程中加入氯化鎂，引入了新的Cl^-和Mg²⁺離子，這些后續(xù)物質(zhì)的處理仍需消耗大量的人力和物力，并有造成二次污染的隱患。

CN104192850A公開了一種利用蛇紋石處理石墨烯廢硫酸液的方法，具體公開了以下技術(shù)方案：以蛇紋石為石墨烯廢酸液處理劑，組合運(yùn)用如下工藝：石墨烯廢硫酸液浸泡蛇紋石、溶解過濾分離、蒸發(fā)濃縮結(jié)晶、調(diào)節(jié)PH 值分步沉淀、高溫煅燒、尾氣吸收等，石墨烯廢硫酸液中硫酸成分轉(zhuǎn)變?yōu)闈饬蛩帷⒘蛩猁}，石墨烯廢硫酸液和蛇紋石中金屬元素轉(zhuǎn)變?yōu)榻饘倭蛩猁}、金屬氧化物，蛇紋石中硅元素轉(zhuǎn)變成多孔二氧化硅。其中蒸發(fā)濃縮結(jié)晶浸泡液得到Mg、K、Mn、Fe等的硫酸鹽或硝酸鹽或鹵化物的濃縮液以及固態(tài)混合物；其中高溫焙燒、溶解過濾洗滌、爐氣干燥凈化轉(zhuǎn)化吸收等工藝手段處理含Mg、K、Mn、Fe等的硫酸鹽或硝酸鹽或鹵化物的的固態(tài)混合物分別制得 Fe、Mn、Mg等的氧化物、硫酸鉀、硫酸；其中過濾分離后的多孔二氧化硅經(jīng)干燥后通過行業(yè)內(nèi)熟知的工藝手段可加工成聚合物填料、白炭黑、水泥等含硅產(chǎn)品，并且在過濾分離多孔二氧化硅之前或之后，溶解堿或堿性氧化物于浸泡液中，使浸泡液PH值不小于1。可見本發(fā)明公開的方法不僅僅工藝復(fù)雜，還會產(chǎn)生一定量的鹽，并且濃縮廢酸過程中產(chǎn)生的濃硫酸也會造成設(shè)備的嚴(yán)重腐蝕；蛇紋石是一種富鎂硅酸鹽礦物的總稱，其中常伴有鐵、鈣、鋁、鎳、鈷及少量的鉑族元素，在處理過程中會引入新的Ni²⁺、Ca²⁺、Al³⁺、NH₄⁺等離子，這些后續(xù)物質(zhì)的處理仍然需要消耗大量的人力和物力，并且工藝復(fù)雜，造成成本增加，并有造成二次污染的隱患。

CN106986389A公開了一種利用氧化石墨生產(chǎn)過程廢硫酸制備硫酸錳的方法，并具體公開了：將廢硫酸過濾、稀釋得到透明廢硫酸，將其加入容器中攪拌；緩慢加入錳源材料，邊加邊測試溶液的pH值，當(dāng)反應(yīng)體系的pH值為4-5時，停止加錳源材料，繼續(xù)反應(yīng)1h；反應(yīng)結(jié)束后，趁熱過濾，采用減壓蒸餾方式加熱濾液，濾液中有硫酸錳晶體析出，當(dāng)濾液中不再析出硫酸錳晶體時，趁熱過濾，用純水洗滌數(shù)次，取出硫酸錳晶體，烘干，得到硫酸錳產(chǎn)品。但是在石墨烯生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢酸中也含有大量的K⁺離子，在生產(chǎn)硫酸錳的過程中并不能去除，不僅會造成二次污染，還會造成資源的浪費(fèi)。

目前石墨烯廢酸的處理也有采用濃縮技術(shù)，但是由于石墨烯廢酸中含有 K⁺和Mn²⁺等離子，濃縮過程中使溶解在廢酸中的K⁺和Mn²⁺以硫酸鹽結(jié)晶的形式析出，會堵塞管道。并且濃縮出的硫酸濃度不高，而且設(shè)備腐蝕嚴(yán)重。