CN102863031A - 利用钢铁酸洗液生产催化剂的方法及处理污水的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了利用钢铁酸洗液生产催化剂的方法及处理污水的方法。处理污水的方法包括：步骤10，获取酸洗液中二价和三价Fe质量；步骤20，往酸洗液中加入磷酸二氢钠以制成氯化铁溶液；步骤30，将磷酸三钠加入盐酸溶液中；步骤40，混合步骤20和步骤30制成的溶液；步骤50，将氯酸钠加入盐酸溶液中；步骤60，将步骤50制成的溶液加入步骤40制成的溶液，搅拌；步骤70，取步骤60制成的溶液，并保持在50～80度，搅拌充分反应，然后冷却至室温，即制成电化学处理污水专用催化剂；步骤80，将步骤70制成的催化剂加入污水中，催化剂中的Fe离子Cl离子在电化学降解污水设备中起到提高电导率和催化有机物、氨氮分解的作用，提高电化学污水降解机的能效。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用钢铁酸洗液生产催化剂的方法及处理污水的方法，特别涉及一种利用废弃钢铁酸洗液生产电化学处理污水用催化剂的方法及一种利用废弃钢铁酸洗液处理污水的方法。
背景技术
钢铁的酸洗处理是钢铁生产中必不可少的环节。钢铁的深加工生产过程中，为了进行精密加工和防腐处理都必须进行钢铁表面的氧化层酸洗处理，如钢带的冷轧前处理，如型钢、带钢的镀锌前处理等等，处理量约钢铁总量的20％以上，因此酸洗钢铁的产生的废酸量巨大，并因此产生的废酸处理费用和带来的环境污染的风险也非常巨大。
大型的钢铁酸洗企业都必须对酸洗废液进行无害化处理，目前较好的处理方法有电解法和蒸发氧化法。
电解法是利用电化学原理从废酸液中提取铁粉后，还原酸液的酸度，再将其掺入新的酸液中作为酸洗液来达到废酸液回收利用的目的。该方法存在有如下不足：1、虽然技术含量高，但是投资大，同时处理成本也非常高，通常回收一吨废酸液扣除回收的铁粉和酸液的收入后净成本还高达1500元/吨以上；2、回收的酸液掺入新酸中会导致酸洗液酸度不稳定，从而影响酸洗生产的工艺稳定性。
蒸发氧化法是将需要处理的废酸直接加温，将废酸液中的水分蒸发而残留固体为氯化铁(FeCl2)和氧化铁(FeO)。该方法成本略低于电解法，但也存在有如下不足：1、废酸液中的残留盐酸也随着水蒸汽的蒸发而散发到空气中或水汽冷凝后溶入污水中而产生了较为严重的二次污染；2、固体氯化铁和氧化铁的混合物几乎无再利用价值(因提纯成本高)也造成了资源的严重浪费和固体废弃物的二次污染。
小型钢铁酸洗企业的酸洗废液则多数直接稀释后排入水系中，对环境造成极大影响。
发明内容
本发明提供了利用钢铁酸洗液生产催化剂的方法及处理污水的方法，其克服了背景技术中废弃钢铁酸洗液所存在的危害。
本发明解决其技术问题的所采用的技术方案之一是：
利用钢铁酸洗液生产催化剂的方法，它包括：
步骤10，用于化验并计算废弃钢铁酸洗液中二价Fe三价Fe质量；
步骤20，用于往酸洗液中加入磷酸二氢钠；
步骤30，按总Fe量和磷酸三钠质量比为1～20∶1取磷酸三钠，加入含盐酸5％～20％的盐酸溶液中；
步骤40，用于混合步骤20和步骤30制成的溶液；
步骤50，按总Fe量和氯酸钠质量比为1～20∶1取氯酸钠，加入含盐酸3％～10％的盐酸溶液中；
步骤60，将步骤50制成的溶液加入步骤40制成的溶液，然后使溶液温度保持在50～80度，同时搅拌；
步骤70，取步骤60制成的溶液，并保持在50～80度，搅拌充分反应1～24小时，然后冷却至室温，即制成电化学处理污水专用催化剂。
一较佳实施例之中：所述步骤20，按总Fe量和磷酸二氢钠质量比为1.5∶0.01～1取磷酸二氢钠，加入废弃钢铁酸洗液中，然后使溶液温度保持在55～80度，搅拌至完全溶解，并等至呈清液状，以制成稳定型强的聚合氯化铁溶液。
本发明解决其技术问题的所采用的技术方案之二是：
利用钢铁酸洗液处理污水的方法，它包括：
步骤10，用于化验并计算废弃钢铁酸洗液中二价Fe三价Fe质量；
步骤20，用于往酸洗液中加入磷酸二氢钠；
步骤30，按总Fe量和磷酸三钠质量比为1～20∶1取磷酸三钠，加入含盐酸5％～20％的盐酸溶液中；
步骤40，用于混合步骤20和步骤30制成的溶液；
步骤50，按总Fe量和氯酸钠质量比为1～20∶1取氯酸钠，加入含盐酸3％～10％的盐酸溶液中；
步骤60，将步骤50制成的溶液加入步骤40制成的溶液，然后使溶液温度保持在50～80度，同时搅拌；
步骤70，取步骤60制成的溶液，并保持在50～80度，搅拌充分反应1～24小时，然后冷却至室温，即制成电化学处理污水专用催化剂；
步骤80，将步骤70制成的催化剂加入污水中，催化剂中的Fe离子Cl离子在电化学降解污水中起到提高电导率和催化有机物、氨氮分解的作用，催化剂也会起到絮凝污水中的杂质、悬浮物质、有机物的作用。
一较佳实施例之中：所述步骤20，按总Fe量和磷酸二氢钠质量比为1.5∶0.01～1取磷酸二氢钠，加入废弃钢铁酸洗液中，然后使溶液温度保持在55～80度，搅拌至完全溶解，并等至呈清液状，以制成稳定型强的聚合氯化铁溶液。
本技术方案与背景技术相比，它具有如下优点：
直接利用钢铁酸洗废液添加一些化学品并进行聚合反应生产出电化学处理污水专用催化剂、进行污水处理，它克服了背景技术所存在的不足，且产生如下技术效果：a、将废酸的处理成本降至最低处；b、循环利用以产生有用产品，是一种完全环境友好形式的无害化处理方法；c、提高污水电导率和电催化性能，提高污水电气浮效果，使其兼有了化学絮凝和电催化双重的效果，使电化学污水降解机的能效得到大幅提高；d、降低污水处理成本，根绝废酸排放，节约大量NaCl资源；e、减少沉淀池的容量，降低污水系统的投资成本。
具体实施方式
一种利用废弃钢铁酸洗液生产电化学处理污水用催化剂的方法，它包括：
步骤10，用于化验并计算废弃钢铁酸洗液中氯化铁质量，铁的质量，所述氯化铁包括FeCl2(氯化亚铁)和FeCl3。
步骤20，加入磷酸二氢钠以制成聚合氯化铁溶液；本实施例之中，按总Fe量(铁元素质量)和磷酸二氢钠(如NaH2PO4.2H2O)质量比为1.5∶0.01～1取磷酸二氢钠，加入废弃钢铁酸洗液中，然后使溶液温度升高并保持在55～80度，最好保持在55-65度，高速搅拌至完全溶解，并等至呈清液状，以制成稳定型强的聚合氯化铁溶液。
步骤30，按总Fe量和磷酸三钠(如Na3PO4)质量比为1～20∶1取磷酸三钠，加入含盐酸5％～20％(质量)的盐酸溶液中，所述磷酸三钠和盐酸溶液的质量比为1∶5～15；其中：最好盐酸溶液中盐酸质量含量为5-10％；最好磷酸三钠和盐酸溶液的质量比为1∶8～12，如1∶10；
步骤40，用于混合步骤20和步骤30制成的溶液；
步骤50，按总Fe量和氯酸钠(如NaClO3)质量比为1～20∶1取氯酸钠，加入含盐酸3％～10％(质量)的盐酸溶液中，所述氯酸钠和盐酸溶液的质量比为1∶5～15；其中：最好盐酸溶液中盐酸质量含量为5-7％，如6％；最好氯酸钠和盐酸溶液的质量比为1∶8～12，如1∶10；及
步骤60，将步骤50制成的溶液加入步骤40制成的溶液，然后使溶液温度保持在50～80度，同时高速搅拌，以使得氯酸钠温和地加入溶液，避免激烈反应(爆炸)；
步骤70，取步骤60制成的溶液，并保持在50～80度，高速搅拌充分反应1～24小时，然后冷却至室温，即制成电化学处理污水专用催化剂。本步骤中，保持在50～80度，高速搅拌充分反应1～24小时，是为了使溶液发生聚合反应，以形成三价铁的聚合氯化铁溶液。
一种利用废弃钢铁酸洗液处理污水的方法，它包括：
步骤10，用于化验并计算废弃钢铁酸洗液中氯化铁质量，铁的质量，所述氯化铁包括FeCl2(氯化亚铁)和FeCl3。
步骤20，按总Fe量(铁元素质量)和磷酸二氢钠(如NaH2PO4.2H2O)质量比为1.5∶0.01～1取磷酸二氢钠，加入废弃钢铁酸洗液中，然后使溶液温度保持在55～80度，最好保持在55-65度，高速搅拌至完全溶解，并直至呈清液状，以制成稳定型强的聚合氯化铁溶液。
步骤30，按总Fe量和磷酸三钠(如Na3PO4)质量比为1～20∶1取磷酸三钠，加入含盐酸5％～20％(质量)的盐酸溶液中，所述磷酸三钠和盐酸溶液的质量比为1∶5～15；其中：最好盐酸溶液中盐酸质量含量为5-10％；最好磷酸三钠和盐酸溶液的质量比为1∶8～12，如1∶10；
步骤40，用于混合步骤20和步骤30制成的溶液；
步骤50，按总Fe量和氯酸钠(如NaClO3)质量比为1～20∶1取氯酸钠，加入含盐酸3％～10％(质量)的盐酸溶液中，所述氯酸钠和盐酸溶液的质量比为1∶5～15；其中：最好盐酸溶液中盐酸质量含量为5-7％，如6％；最好氯酸钠和盐酸溶液的质量比为1∶8～12，如1∶10；及
步骤60，将步骤50制成的溶液加入步骤40制成的溶液，然后使溶液温度保持在50～80度，同时高速搅拌；
步骤70，取步骤60制成的溶液，并保持在50～80度，高速搅拌充分反应1～24小时，然后冷却至室温，即制成电化学处理污水专用催化剂；
步骤80，将步骤70制成的催化剂加入污水中，催化剂中的Fe离子Cl离子在电化学降解污水设备中起到提高电导率和催化有机物、氨氮分解的作用，使电化学污水降解机的能效得到大幅提高。而且，催化剂也会起到絮凝污水中的杂质、悬浮物质、有机物的作用。
一般在电化学污水处理中加入适量的NaCl可提高污水的电导率和电催化性能。而采用该专用催化剂在提高电导率和电催化性能的同时，还使电气浮效果大大提高，使其兼有了化学絮凝和电催化双重的效果。因采用废弃液循环利用使其成本大大低于NaCl且根绝了废酸排放，并节约了大量NaCl资源。视污水中有害物之多少，添加本催化剂万分之五至千分之十。
本发明是利用钢铁酸洗液直接生产出可用于电化学方法处理污水时添加的专用催化剂产品。该产品只须在废弃酸洗液中添加一些化学产品并进行反应，生产过程中无三废排放，是一种环保绿色的环境友好型电化学污水处理专用催化剂。该催化剂可大大提高电化学污水处理机的气浮法去除有害物(COD)的效率。并提高污水的电导率和利用Fe离子的还原性，还原重金属使之沉淀，从而降低污水处理的成本。同时使用该催化剂处理的污水无须添加絮凝剂即可自行沉淀澄清水质，使水体清澈透明，也降低了污水的处理成本，缩短了处理后水体的沉淀时间，从而减少了沉淀池的容量，降低了污水系统的投资成本。
以上所述，仅为本发明较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。
Claims (4)
1.利用钢铁酸洗液生产催化剂的方法，其特征在于：它包括：
步骤10，用于化验并计算废弃钢铁酸洗液中二价Fe三价Fe质量；
步骤20，用于往酸洗液中加入磷酸二氢钠；
步骤30，按总Fe量和磷酸三钠质量比为1～20∶1取磷酸三钠，加入含盐酸5％～20％的盐酸溶液中；
步骤40，用于混合步骤20和步骤30制成的溶液；
步骤50，按总Fe量和氯酸钠质量比为1～20∶1取氯酸钠，加入含盐酸3％～10％的盐酸溶液中；
步骤60，将步骤50制成的溶液加入步骤40制成的溶液，然后使溶液温度保持在50～80度，同时搅拌；
步骤70，取步骤60制成的溶液，并保持在50～80度，搅拌充分反应1～24小时，然后冷却至室温，即制成电化学处理污水专用催化剂。
2.根据权利要求1所述的利用钢铁酸洗液生产催化剂的方法，其特征在于：所述步骤20，按总Fe量和磷酸二氢钠质量比为1.5∶0.01～1取磷酸二氢钠，加入废弃钢铁酸洗液中，然后使溶液温度保持在55～80度，搅拌至完全溶解，并等至呈清液状，以制成稳定型强的氯化铁溶液。
3.利用钢铁酸洗液处理污水的方法，其特征在于：它包括：
步骤10，用于化验并计算废弃钢铁酸洗液中二价Fe三价Fe质量；
步骤20，用于往酸洗液中加入磷酸二氢钠；
步骤30，按总Fe量和磷酸三钠质量比为1～20∶1取磷酸三钠，加入含盐酸5％～20％的盐酸溶液中；
步骤40，用于混合步骤20和步骤30制成的溶液；
步骤50，按总Fe量和氯酸钠质量比为1～20∶1取氯酸钠，加入含盐酸3％～10％的盐酸溶液中；
步骤60，将步骤50制成的溶液加入步骤40制成的溶液，然后使溶液温度保持在50～80度，同时搅拌；
步骤70，取步骤60制成的溶液，并保持在50～80度，搅拌充分反应1～24小时，然后冷却至室温，即制成电化学处理污水专用催化剂；
步骤80，将步骤70制成的催化剂加入污水中，催化剂中的Fe离子Cl离子在电化学降解污水中起到提高电导率和催化有机物、氨氮分解的作用，催化剂也会起到絮凝污水中的杂质、悬浮物质、有机物的作用。
4.根据权利要求3所述的利用钢铁酸洗液处理污水的方法，其特征在于：所述步骤20，按总Fe量和磷酸二氢钠质量比为1.5∶0.01～1取磷酸二氢钠，加入废弃钢铁酸洗液中，然后使溶液温度保持在55～80度，搅拌至完全溶解，并等至呈清液状，以制成稳定型强的聚合氯化铁溶液。
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