CN102079545B - 一种制备氯化铁的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及以含氯离子含铜离子的物质作原料来制备含铜量很低的高质量氯化铁的方法。本发明的技术方案是，在含氯离子和铜离子的废液中，加入含铁单质的物质，直至其中没有铜单质析出，然后加入苯骈三氮唑盐酸液，过滤分离后，滤液浓缩即得氯化铁。利用本发明提供的方法使含氯离子和铜离子的这类废物中的氯离子被得到有效利用而转入氯化铁产品中，而这类废物中原含的重金属(如铜离子)也变成对环境无负面影响、可方便回收和再利用的金属态固体物质。
Description
技术领域
本发明涉及一种以含氯离子含铜离子的物质作原料来制备含铜量很低的高质量氯化铁的方法。
背景技术
氯化铁包括氯化亚铁和三氯化铁，尽管它们的性质如氧化还原性、溶解度、熔点等各异，但在化学组成上皆由元素铁和氯构成，氯化铁制备所需的原料必须是含有元素铁和氯的原料；关于制备氯化铁的方法，目前常见的有以下方法：由盐酸与铁作原料制备氯化铁溶液，此时若用过量的铁与盐酸反应则生成氯化亚铁，反之，若对上述溶液进行氧化处理(如通入氯气或加入双氧水等)则可得到三氯化铁，申请号为89102945的专利对生产氯化铁有相关的描述。由盐酸与铁作原料制备氯化铁，一个显著的不足是须消耗盐酸、成本较高。若原料中含有一定量铜(如含量大于5克/升的液体原料或含量大于0.5％的固体原料)，则按传统方法制备出的氯化铁产品中的铜含量会维持在较高的范围(对液体产品：铜含量≥50毫克/升，对固体产品：铜含量≥100毫克/公斤)，制约了其应用。
发明内容
本发明的目的在于利用含氯离子的酸性工业废物作为氯源、用含铁的原料(包括废料)作为铁源，来生产含铜量很低的高质量氯化铁的方法。
本发明的一个目的是可以用该方法处理含有氯元素的酸性废物如PCB(印制电路板)行业的废腐铜液(又称为废蚀刻液)、以及招牌生产行业所报废的废烂板液(一种含有废盐酸的溶液、也称废刻蚀液)等。
本发明的技术方案是，在含氯离子和铜离子的废液中，加入含铁单质的物质，直至其中没有铜单质析出，然后加入苯骈三氮唑盐酸液，过滤分离后，滤液浓缩即得氯化铁。
上述步骤中获得滤液后通入空气或加入双氧水，浓缩干燥后即得到三氯化铁。
上述步骤中，加入苯骈三氮唑盐酸液的目的是将溶液中剩余的铜离子固定并沉淀下来。
如果苯骈三氮唑不能将铜离子沉淀下来，则进一步加入絮凝剂，例如浓度为1/1000、分子量为50万的聚丙烯酰胺水溶液。
根据本发明的实施例可以发现，采用本发明的方法，可以以含氯离子的酸性废物(如PCB行业的酸性废蚀刻液和招牌行业的酸性废刻蚀液)作为原料来制备含铜量很低的高质量氯化铁(包括氯化亚铁和三氯化铁)产品，在制备氯化铁产品的同时也实现了对这些工业废物的有效治理，结果是：这类废物中的氯离子被得到有效利用而转入氯化铁产品中，而这类废物中原含的重金属(如铜离子)也变成对环境无负面影响、可方便回收和再利用的金属态固体物质。
本发明与以往技术不同的是：1)在原料选择上，本发明选用既含氯离子又含铜的工业废物(如招牌生产行业所报废的废烂板液、一种含有废盐酸的废液，也称废刻蚀液)作为氯源，而铁源则用含有铁元素的原料包括废料(如表面有氧化物即铁锈的废铁、废钢、或含有杂质铜的废铁)，2)采用三氮唑类化合物作为低浓度含铜溶液中的铜分离去除剂，本发明可用来生产含铜量很低(对液体产品：铜含量≤10毫克/升；对固体产品：铜含量≤20毫克/公斤)的高质量氯化铁产品.总之，本发明的特点是使(含氯元素的)工业废物得到充分利用，因而可有效制约这类工业废物对环境的负面影响，同时生产出高质量的氯化铁产品。
实施例
实施例1：
取800毫升的PCB酸性废蚀刻液(该废液由湖南宁乡某PCB企业提供，比重为1.16左右，其中含氯离子和铜离子等)，分批(5-25克/批)向其中投入铁粉并控制反应温度在80℃以下，反应一段时间后分离掉析出的沉淀物(金属铜泥等)，然后重新投入新的一批铁粉再将析出的沉淀物分离出来，如此反复，直至投入新的铁粉而产出沉淀物不明显时停止投加铁粉；最后向该体系中加入15毫升铜分离去除剂(苯骈三氮唑含量为20克/升的2N盐酸液)并搅匀，静置冷至室温，必要时可加入少量(1-3毫升)絮凝剂(浓度为1/1000、分子量为50万的聚丙烯酰胺水溶液)以加快沉淀分层过程，将溶液中产出的新的沉淀物分离掉，最后对得到的母液进行浓缩、干燥，得到氯化亚铁产品201.5克，经检测该产品中铜含量为15毫克/公斤。说明按本法可用酸性PCB废蚀刻液和铁作原料制备出含铜量很低的高质量氯化亚铁产品。
实施例2：
一种由江西宜春某PCB企业提供的PCB酸性废蚀刻液，比重为1.14左右，其中含氯离子和铜离子等，铜含量102克/升，取该废液1000毫升，在控制温度低于85℃的条件下向其中分批投加废铁块，反应一段时间后分离掉析出的沉淀物(金属铜泥等)，然后重新投入新的一批废铁块再将析出的沉淀物分离出来，如此反复，直至投入新的一批废铁块而产出沉淀物不明显时停止投加废铁块；最后向该体系中加入20毫升甲基苯骈三氮唑含量为20克/升的2N盐酸液，并搅匀，静置冷至室温，必要时可加入少量(1-3毫升)絮凝剂(浓度为1/1000、分子量为20万的聚丙烯酸钠水溶液)以加快沉淀分层过程，将溶液中产出的新的沉淀物分离掉，最后向得到的母液中鼓入空气，并分批慢慢加入50毫升工业双氧水，接着进行加热浓缩、干燥，最终得到了固体三氯化铁产品210.5克，经检测该产品中铜含量为13毫克/公斤。说明按本方法可用含氯元素的酸性PCB废蚀刻液和含铁元素的废铁作原料来制备出含铜量很低的高质量三氯化铁产品。
实施例3：
一种由广东东莞某PCB企业提供的PCB酸性废蚀刻液，比重为1.15左右，其中含游离的氯离子、氢离子和氯化铜，铜含量109克/升，取该废液500毫升，在控制温度低于82℃的条件下向其中分批投加废钢坯，反应一段时间后分离掉析出的沉淀物(金属铜泥等)，然后重新投入新的一批废钢坯再将析出的沉淀物分离出来，如此反复，直至投入新的一批废钢坯而产出沉淀物不明显时停止投加废钢坯；最后向该体系中加入18毫升铜分离去除剂(一种1，2，4三氮唑和苯骈三氮唑含量分别为15克/升、10克/升的2N盐酸液)并搅匀，静置冷至室温，必要时可加入少量(1-2毫升)絮凝剂(浓度为1/1000、分子量为50万的聚丙烯酰胺水溶液)以加快沉淀分层过程，将溶液中产出的新的沉淀物分离掉，最后向得到的母液中鼓入空气，并分批慢慢加入40毫升工业双氧水，接着进行加热浓缩、得到了一种溶液比重为1.48(g/cm3)的液体三氯化铁产品715克，经检测该产品中铜含量为8(毫克/升)。说明按本方法可用含氯元素的酸性PCB废蚀刻液和含铁元素的废钢作原料制备出含铜量很低的高质量液体三氯化铁产品。
实施例4：
一种由湖南长沙某标牌(也称招牌)生产企业提供的“氯化铜-盐酸”酸性废刻蚀液，比重为1.15，其中含游离的氯离子、氢离子和氯化铜(铜含量93克/升)，取该废液500毫升，分批(5-25克/批)向其中投入铁粉并控制反应温度在70℃以下，反应一段时间后分离掉析出的沉淀物(金属铜泥等)，然后重新投入新的一批铁粉再将析出的沉淀物分离出来，如此反复，直至投入新的铁粉而产出沉淀物不明显时停止投加铁粉；接着向该体系中加入22毫升铜分离去除剂(一种甲基苯骈三氮唑和苯骈三氮唑含量分别为10克/升、15克/升的2N盐酸液)并搅匀，静置冷至室温后向其中连续鼓入空气直至其中的亚铁全部变为三价铁，必要时可加入少量(1-3毫升)絮凝剂(浓度为1.5/1000、分子量为40万的聚丙烯酰胺水溶液)以加快沉淀分层过程，将溶液中产出的新的沉淀物全部分离掉，最后对得到的母液进行浓缩、干燥，得到固体三氯化铁产品108.5克，经检测该产品中铜含量为12毫克/公斤。说明按本方法可用含氯元素的招牌行业之酸性废刻蚀液和含铁元素的铁粉作原料制备出含铜量很低的高质量固体三氯化铁产品。
Claims (1)
1.一种制备氯化铁的方法，其包括如下步骤：
1）在含氯离子和铜离子的废液中，加入含铁单质的物质，直至其中再没有铜单质析出；
2）然后加入苯骈三氮唑盐酸液，过滤分离后，滤液浓缩即得氯化铁；
所说的含氯离子和铜离子的废液是来自PCB酸性废蚀刻液；
步骤2）过滤分离前加入絮凝剂；
步骤2）过滤分离前通入空气或双氧水以使产品中所有的铁都变成三氯化铁。
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