CN101705495A - 不锈钢酸洗废酸循环使用方法 - Google Patents

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范建伟
张�杰
刘祥虎
孙宇
程炜
潘荣幸
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SHANGHAI TONGJI CLEARON ENVIRONMENTAL-PROTECTION EQUIPMENT ENGINEERING Co Ltd
Tongji University
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Abstract

一种不锈钢酸洗废酸循环使用方法，包括以下步骤：1)废酸中加入水溶性碱，调节pH值至碱性，金属离子生成氢氧化物沉淀；2)氢氧化物沉淀采用压滤法过滤，滤饼外运处理，收集滤液；3)滤液泵入双极膜膜堆，膜堆两端施加电解电压，生成混酸、碱、稀的盐液通过不同的管道分别排出。根据上述方法得到的混酸可以重新回用于酸洗工艺，碱则重新回用于步骤1)中和废酸。从而，本发明可以实现废酸的再生和碱的循环使用，能够避免酸洗质量下降、保持酸洗液成分稳定、提高酸洗质量；而且还具有减少酸洗用酸、减少酸液排放、降低生产成本、改善环境、提高生产率等特点。

Description

不锈钢酸洗废酸循环使用方法
技术领域
本发明属于冶金环保领域，具体涉及一种不锈钢酸洗废酸循环使用的方法。
背景技术
在不锈钢退火酸洗线中，通常要通过酸洗去除带钢表面的氧化铁皮、贫铬层，并对带钢表面进行钝化，提高钢板的耐腐蚀性。其中重要的酸洗为硝酸、氢氟酸的混合酸洗。酸洗过程中，酸液会和基体金属中的铁、镍、铬等发生反应生成金属盐。随着金属离子含量的增加，酸液中游离酸成分减少，活性降低，酸洗效果下降，同时一些难溶的物质会累积形成大量的酸泥，形成大量的废酸。为此需对废酸液进行净化处理，目前常用的办法为加碱中和法。加减中和法主要是利用碱石灰等碱性物质的加入，使得金属离子形成氢氧化物沉淀，同时中和废酸中的酸性物质。加减中和法须消耗大量的碱性物质，产生大量的难处理污泥，成本高、环境危害大，既不利于节约能源，而且会提高生产成本。开发新型的废酸净化处理系统具有重要的意义。
另外，双极膜技术是近年来兴起的一种新型膜处理技术，通电情况下双极膜可以对水进行解离，直接生成氢离子和氢氧根离子，在此过程中不会引入其他化学物质。电解电压小于直接电解水时的电压。将双极膜和其他阴阳离子膜组合形成膜堆在冶金工业、化工行业、生物制药、食品加工、绿色能源等领域有着重要的应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种不锈钢酸洗废酸循环使用方法，该方法简单、高效，可回收利用，节约能源，因而也降低了成本低。
为达到以上目的，本发明所采用的解决方案是：
不锈钢钢厂酸洗废酸加碱中和处理后，去除废酸中的重金属离子，所剩硝酸盐和氟化物进入双极膜膜堆进行电解反应，实现混合酸(HNO3/HF)和碱(KOH)的再生和回用。
一种废酸循环使用方法，其包括以下步骤：
1)废酸中加入水溶性碱，调节pH值至碱性，金属离子生成氢氧化物沉淀；
2)氢氧化物沉淀采用压滤法过滤，滤饼外运处理，收集滤液；
3)滤液泵入双极膜膜堆，膜堆两端施加电解电压，生成混酸、碱、稀的盐液通过不同的管道分别排出。根据上述方法得到的混酸可以重新回用于酸洗工艺，碱则重新回用于步骤1)中和废酸。
进一步，步骤3)中滤液泵入双极膜膜堆前还可通过微孔过滤膜过滤金属氢氧化物沉淀小颗粒。
所述微孔过滤膜的直径为0.45μm。
所述水溶性碱为KOH。
所述碱性pH值为9.5-10.5。
所述双极膜膜堆由一系列膜组件重复构成，膜堆两端施加电压。
所述每个膜组件分别有两块双极膜(BPM)、一块阳离子交换膜(CEM)、一块阴离子交换膜(AEM)以组成三隔室电渗析池。
由于采用了上述方案，本发明具有以下特点：本发明不锈钢酸洗废酸循环使用方法以双极膜膜堆为核心组件，通过双极膜膜堆电解作用，实现废酸的再生和碱的循环使用，能够避免酸洗质量下降、保持酸洗液成分稳定、提高酸洗质量。本发明具有减少酸洗用酸、减少酸液排放、降低生产成本、改善环境、提高生产率等特点。
附图说明
图1为不锈钢酸洗废酸循环使用设备结构示意图；
图2为双极膜反应原理图。
其中，BPM：bipolar membrane双极膜；AEM：anion exchange membrane阴离子交换膜；CEM：cation exchange membrane阳离子交换膜
具体实施方式
以下结合附图所示实施例对本发明作进一步的说明。
不锈钢废酸循环使用方法，包括以下内容：
A、废酸中加入KOH，调节pH值，金属离子形成氢氧化物沉淀；
B、沉淀采用压滤法过滤，滤饼外运处理，收集滤液；
C、滤液过微孔膜后泵入双极膜膜堆，膜堆两端施加电解电压，生成混酸和碱、稀的盐液，由于酸碱处于不同的反应室，所以分别从不同的反应室流出通过不同的管道分别排出；
D、混酸重新回用于酸洗工艺，碱重新回用于中和废酸。
具体方法：
废酸中和，在废酸中加入一定量的KOH，搅拌，调节体系pH值到9.5-10.5之间，沉淀压滤，滤饼外运处理，滤液收集。
电解回收酸碱，滤液在进入双极膜膜堆之前先再过直径为0.45μm的微孔过滤膜，确保加碱后形成的金属氢氧化物沉淀小颗粒被去除，滤液进入双极膜膜堆进行反应，同时泵入纯净水，最终稀的盐溶液排出，生成的混酸HNO3/HF和碱KOH回用。
本发明将双极膜和阴、阳离子交换膜组成膜堆，通过双极膜电解水生成H+和OH-离子，H+与选择性透过阴离子交换膜的NO3 -和F-形成HNO3和HF，OH-与选择性透过阳离子交换膜的K+形成KOH。实现了废酸的回用和碱的再生。
实施例
废酸经过加碱中和，各项指标浓度如下：
处理前：废酸中NO3 -浓度2.23mol/L，F-浓度5.70mol/L；含有一定量的金属离子(加入KOH的同时，加入一定量的水，所以浓度有所下降)。
处理量：1000L/h，NO3 -：1.86mol/L，F-：4.75mol/L，K+：6.61mol/L，多价阳离子(Fe、Cr、Ni、Ca、Mg等)合计为1mg/L。废液中不含油份、粒子性高分子、表面活性剂等膜污染物质，及容易造成膜劣化的酸化剂等物质，废液中也不含SS成分。液体温度为35℃以下。
经过双极膜膜堆反应后，酸液、碱液和稀盐溶液指标如下：
酸液：2000L/h，HF：2.12mol/L，HNO3：0.93mol/L；碱液：2000L/h，KOH：3.05mol/L；稀盐溶液，750L/h，F-：0.68mol/L，K+：0.68mol/L。
混酸和碱的回收率各自均在92.3％。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，对于本发明做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种废酸循环使用方法，其特征在于：其包括以下步骤：
1)废酸中加入水溶性碱，调节pH值至碱性，金属离子生成氢氧化物沉淀；
2)氢氧化物沉淀采用压滤法过滤，滤饼外运处理，收集滤液；
3)滤液泵入双极膜膜堆，膜堆两端施加电解电压，生成混酸、碱、稀的盐液通过不同的管道分别排出。
2.如权利要求1所述的废酸循环使用方法，其特征在于：步骤3)中滤液泵入双极膜膜堆前还可通过微孔过滤膜过滤金属氢氧化物沉淀小颗粒。
3.如权利要求2所述的废酸循环使用方法，其特征在于：所述微孔过滤膜的直径为0.45μm。
4.如权利要求1所述的废酸循环使用方法，其特征在于：所述水溶性碱为KOH。
5.如权利要求1所述的废酸循环使用方法，其特征在于：所述碱性pH值为9.5-10.5。
6.如权利要求1所述的废酸循环使用方法，其特征在于：所述双极膜膜堆由一系列膜组件重复构成，膜堆两端施加电压。
7.如权利要求6所述的废酸循环使用方法，其特征在于：所述每个膜组件分别有两块双极膜、一块阳离子交换膜、一块阴离子交换膜。
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