專利名稱：一種利用金屬鹽酸酸洗廢液制備聚合鐵鋁的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬酸洗廢液資源化利用領(lǐng)域，具體涉及ー種利用金屬鹽酸酸洗廢液制備聚合氯化鐵鋁的方法。
背景技術(shù)：
酸作為清洗劑在冶金、鋼鐵、機(jī)械等行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用，在這些行業(yè)的生產(chǎn)過程中，毎年要排放大量的酸洗廢液。酸洗廢液含有大量殘酸及金屬離子，目前已被列為危險(xiǎn)廢物進(jìn)行管理。2011年浙江省發(fā)布了地方標(biāo)準(zhǔn)《酸洗廢水排放總鐵濃度限值》(DB 33/ 844—2011)，于2012年4月I日開始實(shí)施。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的總鐵ー級排放濃度限值為3. O mg/L, ニ級排放濃度限值為10. O 1^/し特別排放濃度限值2.0 mg/L (排入太湖流域執(zhí)行該標(biāo)準(zhǔn))。而酸洗廢液的總鐵含量甚至?xí)瑯?biāo)上萬倍，如果不加處理隨意排放必將對水體環(huán)境造成極大危害并造成資源的浪費(fèi)。目前常用的酸洗廢液處理方法主要是化學(xué)法和物化法，有中和法、高溫焙燒法、蒸發(fā)結(jié)晶法、離子交換法、膜處理法以及化學(xué)轉(zhuǎn)化法等。中和法產(chǎn)生的大量泥渣會造成二次污染；高溫焙燒法、離子交換法及膜處理方法對處理設(shè)備要求較高、處理成本高；蒸發(fā)結(jié)晶法對設(shè)備防腐要求高，能耗大，且易發(fā)生堵塞。化學(xué)轉(zhuǎn)化法是利用酸洗廢液中的殘酸及鐵鹽、鋁鹽等物質(zhì)制備復(fù)合亞鐵混凝劑，聚合鐵鋁類絮凝劑等水處理藥劑或鐵系顔料。化學(xué)轉(zhuǎn)化法使廢酸中的殘酸與金屬離子均得到有效回收利用，生產(chǎn)的產(chǎn)品可用作エ業(yè)原料或水處理藥劑，兼具環(huán)境價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。聚合氯化鐵鋁用作水處理絮凝劑既具有鐵鹽絮凝劑沉降快、易于分離、低溫水處理性能好、水處理pH值范圍大的優(yōu)點(diǎn)；還具有鋁鹽絮凝劑礬花大、水處理面寬、除濁性能好、對設(shè)備管路腐蝕性能小等優(yōu)點(diǎn)。聚合氯化鐵鋁(PFAC)主要由FeCl3和AlCl3溶液共同水解聚合而成，而非二者的簡單混合。近年來，由于エ業(yè)的發(fā)展，產(chǎn)生大量エ業(yè)廢棄物，既污染環(huán)境又浪費(fèi)資源，因此許多學(xué)者探索了以エ業(yè)廢物來制備聚合氯化鐵鋁，其中包括酸洗廢液、粉煤灰、鋁酸鈣粉、煤矸石等。聚合氯化鐵鋁絮凝劑對生活污水、印染廢水、石油化工及制革廢水等均具有很好的處理效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供ー種利用金屬鹽酸酸洗廢液制備聚合鐵鋁的方法。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案步驟如下
步驟一、向鹽酸酸洗廢液中加入H2O2，將其中的亞鐵離子氧化為三價(jià)鐵離子；
取鹽酸酸洗廢液置于三ロ燒瓶中，加入濃度為30%的H2O2, H2O2的加入量與鹽酸酸洗廢液的體積比為(2 8): 100，并用增力電動攪拌機(jī)以250 r/min轉(zhuǎn)速攪拌反應(yīng)15 min，將鹽酸酸洗廢液中的亞鐵離子充分氧化為三價(jià)鐵離子；
步驟ニ、在攪拌條件下向鹽酸酸洗廢液中加入鋁酸鈣粉，在一定溫度下進(jìn)行酸溶、聚合
3反應(yīng);
以水浴鍋水浴加熱經(jīng)步驟ー處理后的鹽酸酸洗廢液至75 90°C，在不斷攪拌下向鹽酸酸洗廢液中加入鋁酸鈣粉，鋁酸鈣粉與鹽酸酸洗廢液的質(zhì)量比為(4 10) : 100，控制反應(yīng)時(shí)間為I 2. 5 h，將鋁酸鈣粉中的鋁溶解出來，并使其與三價(jià)鐵離子發(fā)生水解聚合反
步驟三、固液分尚
將步驟ニ中反應(yīng)結(jié)束后得到的液體趁熱以定性濾紙過濾，收集濾液；
步驟四、熟化
將步驟三中的濾液靜置熟化24 h，即得到液態(tài)聚合氯化鐵鋁。本發(fā)明所具有的有益效果
本發(fā)明采用H2O2作為氧化劑可以避免采用亞硝酸鈉、氯酸鈉等氧化劑反應(yīng)過程中N02、Cl2等有毒氣體的產(chǎn)生，減少了二次污染。本發(fā)明生產(chǎn)エ藝簡單，具有投資少、見效快等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明不僅解決了金屬酸洗廢液的污染問題，還使其得到綜合利用，制備出能被エ業(yè)廣泛應(yīng)用的聚合氯化鐵鋁絮凝劑，可以達(dá)到以廢治廢、節(jié)能減排的目的，兼具環(huán)境價(jià)值及經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
具體實(shí)施例方式下面對本發(fā)明內(nèi)容作進(jìn)一步的說明。實(shí)施例I
步驟ー.向鹽酸酸洗廢液中加入H2O2，將其中的亞鐵離子氧化為三價(jià)鐵離子；
取鹽酸酸洗廢液置于三ロ燒瓶中，加入濃度為30%的H2O2, H2O2的加入量與鹽酸酸洗廢液的體積比為8:100，并用增力電動攪拌機(jī)以250 r/min轉(zhuǎn)速攪拌反應(yīng)15 min，將鹽酸酸洗廢液中的亞鐵離子充分氧化為三價(jià)鐵離子；
步驟ニ .在攪拌條件下向鹽酸酸洗廢液中加入鋁酸鈣粉，在75°C溫度下進(jìn)行酸溶、聚合反應(yīng)；
以水浴鍋水浴加熱經(jīng)步驟ー處理后的鹽酸酸洗廢液至75°C，在不斷攪拌下向鹽酸酸洗廢液中加入鋁酸鈣粉，鋁酸鈣粉與鹽酸酸洗廢液的質(zhì)量比為10:100，控制反應(yīng)時(shí)間為2. 5h，將鋁酸鈣粉中的鋁溶解出來，并使其與三價(jià)鐵離子發(fā)生水解聚合反應(yīng)；
步驟三.固液分尚
將步驟ニ中反應(yīng)結(jié)束后得到的液體趁熱以定性濾紙過濾，收集濾液；
步驟四.熟化
將步驟三中的濾液靜置熟化24 h，即得到液態(tài)聚合氯化鐵鋁。通過該實(shí)施例得到紅褐色的液態(tài)聚合氯化鐵招產(chǎn)品，該產(chǎn)品Fe2O3含量為I. 85%,氧化鋁(Al2O3)含量為8. 37%，總有效成分為10. 22%。由于聚合氯化鐵鋁沒有相應(yīng)的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，參照生活飲用水凈水用聚合氯化鋁標(biāo)準(zhǔn)(GB15892-2009)規(guī)定氧化鋁(Al2O3)含量^ 10%，則該產(chǎn)品的總有效成分滿足標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)施例2
步驟ー.向鹽酸酸洗廢液中加入H2O2，將其中的亞鐵離子氧化為三價(jià)鐵離子；取鹽酸酸洗廢液置于三ロ燒瓶中，加入濃度為30%的H2O2, H2O2的加入量與鹽酸酸洗廢液的體積比為6:100，并用增力電動攪拌機(jī)以250 r/min轉(zhuǎn)速攪拌反應(yīng)15 min，將鹽酸酸洗廢液中的亞鐵離子充分氧化為三價(jià)鐵離子；
步驟ニ .在攪拌條件下向鹽酸酸洗廢液中加入鋁酸鈣粉，在80°C溫度下進(jìn)行酸溶、聚合反應(yīng)；
以水浴鍋水浴加熱經(jīng)步驟ー處理后的鹽酸酸洗廢液至80°C，在不斷攪拌下向鹽酸酸洗廢液中加入鋁酸鈣粉，鋁酸鈣粉與鹽酸酸洗廢液的質(zhì)量比為6:100，控制反應(yīng)時(shí)間為I h，將鋁酸鈣粉中的鋁溶解出來，并使其與三價(jià)鐵離子發(fā)生水解聚合反應(yīng)；
步驟三.固液分尚
將步驟ニ中反應(yīng)結(jié)束后得到的液體趁熱以定性濾紙過濾，收集濾液；
步驟四.熟化
將步驟三中的濾液靜置熟化24 h，即得到液態(tài)聚合氯化鐵鋁。通過該實(shí)施例得到紅褐色的液態(tài)聚合氯化鐵鋁產(chǎn)品，該產(chǎn)品Fe2O3含量為5. 52%，氧化鋁(Al2O3)含量為6. 76%，總有效成分為12. 28%。由于聚合氯化鐵鋁沒有相應(yīng)的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，參照生活飲用水用聚氯化鋁標(biāo)準(zhǔn)(GB15892-2009)規(guī)定氧化鋁(Al2O3)含量> 10%，則該產(chǎn)品的總有效成分滿足標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)施例3
步驟ー.向鹽酸酸洗廢液中加入H2O2，將其中的亞鐵離子氧化為三價(jià)鐵離子；
取鹽酸酸洗廢液置于三ロ燒瓶中，加入濃度為30%的H2O2, H2O2的加入量與鹽酸酸洗廢液的體積比為8:100，并用增力電動攪拌機(jī)以250 r/min轉(zhuǎn)速攪拌反應(yīng)15 min，將鹽酸酸洗廢液中的亞鐵離子充分氧化為三價(jià)鐵離子；
步驟ニ .在攪拌條件下向鹽酸酸洗廢液中加入鋁酸鈣粉，在75°C溫度下進(jìn)行酸溶、聚合反應(yīng)；
以水浴鍋水浴加熱經(jīng)步驟ー處理后的鹽酸酸洗廢液至75°C，在不斷攪拌下向鹽酸酸洗廢液中加入鋁酸鈣粉，鋁酸鈣粉與鹽酸酸洗廢液的質(zhì)量比為4:100，控制反應(yīng)時(shí)間為I. 5 h，將鋁酸鈣粉中的鋁溶解出來，并使其與三價(jià)鐵離子發(fā)生水解聚合反應(yīng)；
步驟三.固液分尚
將步驟ニ中反應(yīng)結(jié)束后得到的液體趁熱以定性濾紙過濾，收集濾液；
步驟四.熟化
將步驟三中的濾液靜置熟化24 h，即得到液態(tài)聚合氯化鐵鋁。通過該實(shí)施例得到紅褐色的液態(tài)聚合氯化鐵鋁產(chǎn)品，該產(chǎn)品Fe2O3含量為7. 63%，氧化鋁(Al2O3)含量為3. 18%，總有效成分為10. 81%。由于聚合氯化鐵鋁沒有相應(yīng)的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，生活飲用水用聚氯化鋁標(biāo)準(zhǔn)(GB15892-2009)規(guī)定氧化鋁(Al2O3)含量> 10%，而該產(chǎn)品的總有效成分滿足標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)施例4
步驟ー.向鹽酸酸洗廢液中加入H2O2，將其中的亞鐵離子氧化為三價(jià)鐵離子；
取鹽酸酸洗廢液置于三ロ燒瓶中，加入濃度為30%的H2O2, H2O2的加入量與鹽酸酸洗廢液的體積比為2:100，并用增力電動攪拌機(jī)以250 r/min轉(zhuǎn)速攪拌反應(yīng)15 min，將鹽酸酸洗廢液中的亞鐵離子充分氧化為三價(jià)鐵離子；步驟ニ .在攪拌條件下向鹽酸酸洗廢液中加入鋁酸鈣粉，在90°C溫度下進(jìn)行酸溶、聚合反應(yīng)；
以水浴鍋水浴加熱經(jīng)步驟ー處理后的鹽酸酸洗廢液至90°C，在不斷攪拌下向鹽酸酸洗廢液中加入鋁酸鈣粉，鋁酸鈣粉與鹽酸酸洗廢液的質(zhì)量比為8:100，控制反應(yīng)時(shí)間為I. 5 h，將鋁酸鈣粉中的鋁溶解出來，并使其與三價(jià)鐵離子發(fā)生水解聚合反應(yīng)；
步驟三.固液分尚
將步驟ニ中反應(yīng)結(jié)束后得到的液體趁熱以定性濾紙過濾，收集濾液；
步驟四.熟化
將步驟三中的濾液靜置熟化24 h，即得到液態(tài)聚合氯化鐵鋁。通過該實(shí)施例得到紅褐色的液態(tài)聚合氯化鐵鋁產(chǎn)品，該產(chǎn)品Fe2O3含量為3. 51%，氧化鋁(Al2O3)含量為6. 80%,總有效成分為10. 31%。由于聚合氯化鐵鋁沒有相應(yīng)的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，參照生活飲用水用聚氯化鋁標(biāo)準(zhǔn)(GB15892-2009)規(guī)定氧化鋁(Al2O3)含量> 10%，則該產(chǎn)品的總有效成分滿足標(biāo)準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.ー種利用金屬鹽酸酸洗廢液制備聚合鐵鋁的方法，其特征在于該方法包括以下步驟 步驟ー.向鹽酸酸洗廢液中加入H2O2，將其中的亞鐵離子氧化為三價(jià)鐵離子； 取鹽酸酸洗廢液置于三ロ燒瓶中，加入濃度為30%的H2O2, H2O2的加入量與鹽酸酸洗廢液的體積比為(2 8): 100，并用增力電動攪拌機(jī)以250 r/min轉(zhuǎn)速攪拌反應(yīng)15 min，將鹽酸酸洗廢液中的亞鐵離子充分氧化為三價(jià)鐵離子； 步驟ニ .在攪拌條件下向鹽酸酸洗廢液中加入鋁酸鈣粉，在一定溫度下進(jìn)行酸溶、聚合反應(yīng)； 以水浴鍋水浴加熱經(jīng)步驟ー處理后的鹽酸酸洗廢液至75 90°C，在不斷攪拌下向鹽酸酸洗廢液中加入鋁酸鈣粉，鋁酸鈣粉與鹽酸酸洗廢液的質(zhì)量比為(4 10) : 100，控制反應(yīng)時(shí)間為I 2. 5 h，將鋁酸鈣粉中的鋁溶解出來，并使其與三價(jià)鐵離子發(fā)生水解聚合反 步驟三.固液分尚 將步驟ニ中反應(yīng)結(jié)束后得到的液體趁熱以定性濾紙過濾，收集濾液； 步驟四.熟化 將步驟三中的濾液靜置熟化24 h，即得到液態(tài)聚合氯化鐵鋁。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用金屬鹽酸酸洗廢液制備聚合鐵鋁的方法。目前常用的酸洗廢液處理方法容易造成二次污染并對處理設(shè)備要求較高、處理成本高，本發(fā)明首先向鹽酸酸洗廢液中加入H2O2，將其中的亞鐵離子氧化為三價(jià)鐵離子；再在攪拌條件下向經(jīng)H2O2處理后的鹽酸酸洗廢液中加入鋁酸鈣粉，進(jìn)行酸溶、聚合反應(yīng)；將得到的液體趁熱以定性濾紙過濾，收集濾液，靜置熟化24h，即得到液態(tài)聚合氯化鐵鋁產(chǎn)品。本發(fā)明具有生產(chǎn)工藝簡單，投資少，見效快的優(yōu)點(diǎn)，解決了金屬酸洗廢液的污染問題，且能被工業(yè)廣泛應(yīng)用的聚合氯化鐵鋁絮凝劑，可以達(dá)到以廢治廢、節(jié)能減排的目的，兼具環(huán)境價(jià)值及經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
文檔編號C02F1/52GK102910716SQ20121030665
公開日2013年2月6日 申請日期2012年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月27日
發(fā)明者胡勤海, 劉苗, 張榮臻, 張顧明, 李霞 申請人:浙江大學(xué)