[其他]含鐵鹽酸酸洗廢液的處理方法

無效

• 申請號: 85108552
• 申請日: 1985-11-27
• 公開（公告）號: CN85108552A
• 公開（公告）日: 1987-06-03
• 發明（設計）人: 徐光憲;吳瑾光;陳敏伯;金天柱;劉佛岸;胡德祿;郭海;孫冬秀;徐寧
• 申請（專利權）人: 北京大學;冶金工業部建筑研究總院
• 主分類號: C02F1/26
• 分類號: C02F1/26;C02F1/72;C23G1/02;C23G1/36
• 代理公司: 北京大學專利事務所
• 代理人: 周政

本發明屬于金屬的化學清洗領域。

鋼材或機械加工部件在加工前常需用鹽酸清洗除去氧化鐵皮，由此所產生的含鐵鹽酸酸洗廢液的處理則成為須解決的問題。目前國內外采用的解決辦法主要有三種類型〔冶金工業部建筑研究總院環境保護研究所編，冶金環保情報資料-廢酸治理技術-2，60-98，（1983）;日本特許昭56-5828;US4，248，851〕：一種是大型企業常用的焙燒法，目的是回收鹽酸，隨之得到氧化鐵（Fe₂O₃），此法能量消耗大，對設備要求高，不適于中小型企業使用;第二種是，加入硫酸得到鹽酸和硫酸鹽亞鐵或加入鐵粉把廢液中的鹽酸消耗盡，由之制三氯化鐵。此法中前者雖能重新得到鹽酸，但消耗了硫酸，得到的硫酸亞鐵目前用途還不夠廣;后者雖然可得到用途較廣的三氯化鐵，但消耗了更加需要的鹽酸，對生產不利;第三種是，中和或稀釋后排放，其缺點是丟棄了廢液中所含的鐵和鹽酸，以每天排放10噸計，相當每天丟掉鐵和鹽酸各一噸，并對環境或水源造成嚴重污染。

鑒于上述情況，本發明特別針對上述的第三種方法，采用萃取處理法，即直接于廢液中只加入氧化劑，把廢液中的二氯化鐵氧化成三氯化鐵，用含萃取劑的萃取體系將之從廢液中分出，再經反萃取得有用的高純度三氯化鐵產品。余下的鹽酸再循環使用，反萃取后的萃取體系也可循環使用，此法既可避免對環境或水源的污染，又杜絕了浪費，還獲得產品，同時避免了上述其他處理方法的不利因素，而且設備簡單、投資少。具體方案如下：

經分析證實，前述含鐵鹽酸酸洗廢液，主要成分是較高濃度的二氯化鐵和鹽酸。如能選用適當的萃取劑，分出其中的鐵鹽，余下的鹽酸循環使用。是一種簡便的處理方法。但從強酸中萃取兩價鐵鹽，很難找到廉價易得的萃取劑;而由強酸中萃取三價鐵鹽，可供選用的萃取劑種類較多〔T.Ishinrori等，JAERI-1047（1967）;JAERI-1062（1964）;JAERI-1106（1966）〕，而且萃取容量一般較大，反萃取也較容易，并可得到有用的三氯化鐵產品。因此把廢液中的二氯化鐵氧化成三氯化鐵再萃取，是可實現的解決方案。理想的氧化劑是，在常溫、常壓及不需特殊設備的條件下，既起氧化作用，又不給所處理的廢液中增加雜質。

符合上述要求的氧化劑有：空氣、氧氣、過氧化氫溶液及氯氣等，但如圖（1）所示，空氣氧化速度慢，氧化完全較難，從而使體系變得復雜，統一處理困難。過氧化氫水溶液反應速度快氧化完全，在室溫下，只需加入等當量的過氧化氫，即可把二價鐵全部氧化成三價鐵。氯氣氧化速度也相當快，如表（1）所示，當酸濃度低于4N時，1.5～2小時即可氧化完全，酸度低時，反應速度加快。

氧化能力較強，可用于氧化。

從鹽酸溶液中萃取三價鐵鹽，可選用的萃取劑種類較多，但有關高濃度三價鐵鹽的萃取以及萃取劑的選擇尚需研究。本發明中選擇不同種類的萃取劑進行了實驗。其中中性的萃取劑包括：異丙醚、異辛醇、甲基異丁基酮、磷酸三正丁酯、氧化三烷基膦;酸性的有：（2-乙基己基）膦酸（2-乙基己）酯、磷酸二-（2-甲基庚）酯、磷酸二-（2-乙基己）酯;還有三級胺和四級銨鹽等〔J.M.White等，J.Inorg.Nucl.Chem，16，337（1961）;A.D.Nelson等，J.Inorg.Mucl.Chem，27，439（1965）;O.Lery等，J.Inorg.Nucl.Chem，33，551（1971）;B.E.Meclellsn等，Anal.Chem，36，1985（1964）;M.L.Good等，J.Amer.Chem.Soc，82，5636（1960）〕。如圖（2）所示，中性萃取劑當酸濃度大時（6-12N），才有較高的分配系數（D）;酸性萃取劑在酸濃度低時（1-5N），分配系數也較低;其中三級胺、四級銨鹽在較寬的酸濃度范圍內（1-12N）分配系數都較高，更適合三價鐵鹽的萃取，所述三級胺的結構如式（Ⅰ）所示：

式中R₁、R₂、R₃皆代表烷基，三者可以相同，也可以不相同;R₁、R₂、R₃所含的碳原子數可分別各自為C₆-C₁₈;也可用結構如式（Ⅰ）的混合三級胺。

四級銨鹽的結構如式（Ⅱ）所示：