CN102976517A

CN102976517A - 一种工业酸洗废水的处理方法

Info

Publication number: CN102976517A
Application number: CN2012104915994A
Authority: CN
Inventors: 李定龙
Original assignee: Changzhou University
Current assignee: Changzhou University
Priority date: 2012-11-28
Filing date: 2012-11-28
Publication date: 2013-03-20

Abstract

本发明公开一种环境污染控制中的工业酸洗废水的处理方法，收集酸洗废水，分析酸洗废水中Fe²⁺和Fe³⁺离子的浓度，并加入适当量的其他三价金属盐和二价金属盐来调节，使得二价离子摩尔浓度是三价离子摩尔浓度的2~4倍；2）向酸洗废水中滴加50%~70%的NaOH溶液，直至pH值至8~10为止，滴加时在300~400rpm下快速搅拌60～120分钟，金属离子通过共沉淀作用，生成水滑石；将生成的水滑石沉淀分离后加入盐酸或硫酸，调节pH至7；利用酸洗废水中的金属离子制备具有广泛应用范围的水滑石的同时去除酸洗废水中的重金属离子和酸，合成得到的产物可以作为吸附材料继续用于环境治理，实现以废治废。

Description

一种工业酸洗废水的处理方法

技术领域

本发明涉及环境污染控制新技术的开发，尤其涉及一种工业酸洗废水的处理方法。

背景技术

由于轧钢构件暴露在空气中容易被氧气氧化，俗称生锈。进行轧钢构件的表面加工处理时，需要对构件表面锈化层进行清除。对轧钢构件表面进行加工处理，可以增强其耐受能力，延长其使用寿命。轧钢构件表面锈化层的清除主要有物理方法、化学方法和电化学方法等。物理法主要凭借机械力剥离锈层，该方法缺点主要是锈层去除不彻底，除锈过程产生大量的粉尘，目前在钢铁除锈领域应用地比较少；化学方法应用的最广，主要是依靠酸与锈层反应达到除锈的目的，化学法除锈具有速度快、除锈彻底、保证后续钢铁表面处理的质量等优点，但是，化学方法处理依旧有不尽人意之处，如酸洗废液等污染周围环境。随着经济的发展，钢铁工业和钢铁制造业也不断的发展，钢材化学酸洗除锈过程产生的问题日益突出，成为废水治理中的研究重点之一。

钢铁表面由于腐蚀产生的锈层组成成分主要有：Fe₂O₃，FeO，Fe₃O₄，水合铁锈化合物等。锈层呈疏松、多孔状态，易渗透，表面积比较大。酸洗过程主要是酸与铁锈进行化学反应，使锈层脱离铁基体，在酸洗除锈过程同时发生酸溶解铁基体的反应。除锈过程发生的反应主要如下：

6H⁺＋Fe₂O₃＝2Fe³⁺＋3H₂O，

2H⁺＋FeO＝Fe²⁺＋H₂O，

8H⁺＋Fe₃O₄＝2Fe³⁺＋Fe²⁺＋4H₂O，

2Fe³⁺＋Fe＝3Fe²⁺，

2H⁺＋Fe＝Fe²⁺＋H₂。

酸洗过程产生的废水中含油大量的Fe²⁺和 Fe³⁺离子，因此，可以作为资源来使用。目前回收法主要有真空浓缩冷冻结晶法(减压蒸发冷冻结晶法)、加酸冷冻结晶法(无蒸发冷冻结晶法)、自然结晶扩散渗析法、聚合硫酸铁法、加铁屑生产硫酸亚铁五种方法，前四种方法大多存在设备投资大、工艺复杂、操作技术要求高的缺点，适用处理废酸量较大的企业。加铁屑生产硫酸亚铁方法对于含有多种其他金属离子的废水来说由于结晶分离效果差，会影响产品纯度。

层状双羟基复合金属氧化物（Layered Double Hydroxides，简称LDH），又称水滑石，是一类重要的无机功能材料。其独特的层状结构及层板元素和层间阴离子的可调变性受到人们的广泛关注，经离子交换向层间引入新的客体阴离子可使层状结构和组成产生相应的变化，因而可以制备一大类具有特殊性质的功能材料。水滑石材料属于阴离子型层状化合物。层状化合物是指具有层状结构、层间离子具有可交换性的一类化合物，利用层状化合物主体在强极性分子作用下所具有的可插层性和层间离子的可交换性，将一些功能性客体物质引入层间空隙并将层板距离撑开从而形成层柱化合物。

水滑石化学结构通式为：[M²⁺ _1-xM³⁺x (OH)₂]^x+ [(A^n- )_x/n·mH₂O]，其中M²⁺为Mg²⁺，Ni²⁺，Mn²⁺，Zn²⁺，Ca²⁺，Fe²⁺，Cu²⁺等二价金属阴离子；M³⁺为Al³⁺，Cr³⁺，Fe³⁺，Co³⁺等三价金属阴离子；A^n-为阴离子，如CO₃ ^2-，NO₃ ^-，Cl^-，OH^-，SO₄ ^2-，PO₄ ^3-，C₆H₄(COO)₂ ^2-等无机和有机离子以及络合离子，当层间无机阴离子不同，水滑石的层间距不同，同时在水滑石吸附污染物之后，层间距也会增大，以容纳更多的污染物。

目前，水滑石类材料的合成方法主要有盐-碱法、盐-氧化物法和离子交换法，还衍生出诱导水解法、水热法、热处理重新水合法等。其中最常用的方法是共沉淀法，即在一定温度下用构成水滑石层的金属离子混合溶液在碱的作用下发生共沉淀来制备。该方法简单易操作，是常用的制备方法，该方法中需要利用一定量的二价金属离子和三价金属离子，从经济的角度来看增加了投入；从治理环境的角度来看合成的过程中增加了废水的产生，对环境治理提出了新的问题。

发明内容

本发明的目的是为克服现有技术中工业酸洗废水处理成本较高的不足，提供一种简单易操作、成本低的工业酸洗废水的处理方法。

本发明采用的技术方案是包括如下步骤：

1）收集酸洗废水，分析酸洗废水中Fe²⁺和 Fe³⁺离子的浓度，并加入适当量的其他三价金属盐和二价金属盐来调节，使得二价离子摩尔浓度是三价离子摩尔浓度的2~4倍；

2）向酸洗废水中滴加50%~70% 的NaOH 溶液，直至pH值至8~10为止，滴加时在300~400 rpm下快速搅拌60～120分钟，金属离子通过共沉淀作用，生成水滑石；

3）将生成的水滑石沉淀分离后加入盐酸或硫酸，调节pH至7。

本发明的优点是利用酸洗废水中的金属离子，制备具有广泛应用范围的水滑石的同时去除酸洗废水中的重金属离子和酸，合成得到的产物可以作为吸附材料，继续用于环境治理，实现以废治废。

具体实施方式

将酸洗废水收集，测其pH值，如果pH过低，可以尽量多的投入一些废铁将其中酸消耗掉，一方面增加Fe²⁺和 Fe³⁺离子的浓度，另一方面可以减少后续碱的加入量。酸洗废水一般是酸性，尽量多的投入废铁后，尽量多的消耗酸，剩下的酸可在以下步骤中加碱调节。

过滤去除酸洗废水中的固体颗粒，分析其中的Fe²⁺和 Fe³⁺离子的浓度，并加入适当量的其他三价金属盐和二价金属盐来调节，如比较便宜的Al³⁺、Fe³⁺等和Mg²⁺、Fe²⁺等，确保二价离子摩尔浓度是三价离子摩尔浓度的2~4倍。

向酸洗废水中快速滴加50%~70% 的NaOH 溶液调节pH值至8~10，滴加时在300~400 rpm下快速搅拌60～120分钟，金属离子通过共沉淀作用，生成水滑石，将生成的水滑石沉淀分离，洗涤废水中的污染物会随着沉淀被去除，最后加入盐酸或硫酸，调节pH至7左右。

以下进一步提供本发明的3个实施例：

实施例1

将酸洗废水收集，测其pH值，pH为3.2，投入一些废铁和锈铁，将其中酸消耗掉，一方面增加Fe²⁺和 Fe³⁺离子的浓度，另一方面可以减少后续碱的加入量；过滤去除酸洗废水固体颗粒，分析其中Fe²⁺和 Fe³⁺离子的浓度，并通过加入其他三价金属盐AlCl₃，确保二价离子浓度是三价离子浓度的2~4倍；向酸洗废水中快速滴加70% 的NaOH 溶液调节pH值至8，滴加时在400 rpm下快速搅拌120分钟，沉淀分离，洗涤废水中的污染物会随着沉淀被去除，最后加入盐酸或硫酸，调节pH至7左右。

测定处理后废水的水质，经分析酸洗废水中Fe²⁺和 Fe³⁺离子的浓度，去除率分别为97.6%和98.5%。

实施例2

将酸洗废水收集，测其pH值，pH为3.8，投入一些废铁和锈铁，将其中酸消耗掉，一方面增加Fe²⁺和 Fe³⁺离子的浓度，另一方面可以减少后续碱的加入量；过滤去除酸洗废水固体颗粒，分析其中Fe²⁺和 Fe³⁺离子的浓度，并通过加入二价金属盐MgCl₂来调节，确保二价离子浓度是三价离子浓度的2~4倍；向酸洗废水中快速滴加50%的NaOH 溶液调节pH值至10，滴加时在300 rpm下快速搅拌60分钟，沉淀分离，洗涤废水中的污染物会随着沉淀被去除，最后加入盐酸或硫酸，调节pH至7左右。

测定处理后废水的水质，经分析酸洗废水中Fe²⁺和 Fe³⁺离子的浓度，去除率分别为98.3%和98.1%。

将得到的水滑石加入水中，粉末和水的重量比为1：2，制成悬浊液；再加入质量为水滑石质量1/20的十二烷基苯磺酸钠，搅拌1小时，沉淀，烘干，研磨，制成有机水滑石。将该有机水滑石用于处理含20 mg/L的对硝基苯的有机废水，每克水滑石对应的所处理的废水体积约为1 L，快速搅拌60分钟；反应产物在沉淀池停留30分钟，固液分离，紫外可见分光光度计测定上清液浓度，污染物去除率为95.5%。

实施例3

将酸洗废水收集，测其pH值，pH为2.8，投入一些废铁和锈铁，将其中酸消耗掉，一方面增加Fe²⁺和 Fe³⁺离子的浓度，另一方面可以减少后续碱的加入量；过滤去除酸洗废水固体颗粒，分析其中Fe²⁺和 Fe³⁺离子的浓度，并通过加入二价金属盐FeCl₂来调节，确保二价离子浓度是三价离子浓度的2~4倍；向酸洗废水中快速滴加60% 的NaOH 溶液调节pH值至9，滴加时在350 rpm下快速搅拌90分钟，沉淀分离，洗涤废水中的污染物会随着沉淀被去除，最后加入盐酸或硫酸，调节pH至7左右。

测定处理后废水的水质，经分析酸洗废水中Fe²⁺和 Fe³⁺离子的浓度，去除率分别为97.6%和98.7%。

将该水滑石粉末加入含20 mg/L酸性大红的染料废水中，每克水滑石对应的所处理的废水体积约为1 L，快速搅拌60分钟；反应产物在沉淀池停留30分钟，固液分离，紫外可见分光光度计测定上清液浓度，污染物去除率为98.1%。

Claims

1.一种工业酸洗废水的处理方法，其特征是包括以下步骤：

3）将生成的水滑石沉淀分离后加入盐酸或硫酸，调节pH至7。

2.根据权利要求1所述的一种工业酸洗废水的处理方法，其特征是：步骤1）中，过滤去除所收集的酸洗废水中的固体颗粒，测量酸洗废水的pH值，如果pH过低，尽量多的投入废铁。