CN105668897A - 钒钨钛脱硝催化剂再生过程中产生的含砷废水脱砷的方法 - Google Patents

钒钨钛脱硝催化剂再生过程中产生的含砷废水脱砷的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种钒钨钛脱硝催化剂再生过程中产生的含砷废水脱砷的方法，属于化学工程技术领域。该方法是将含砷催化剂与氢氧化钠溶液进行碱浸脱砷反应，反应结束后，得到碱浸后的催化剂和含砷废水，而含砷废水需进一步进行脱砷处理；脱砷时，先加入氧化剂过氧化氢进行氧化反应，然后加入铁盐调节溶液pH＞9，接着在50～100℃条件下加入CaO，继续反应0.5～3h。反应结束后进行液固分离，液相为脱砷后液，可加入氢氧化钠配制成含氢氧化钠的溶液后，重新返回参与碱浸脱砷反应，循环利用于整个催化剂再生体系；固相为无害废渣，可直接堆置。经脱砷处理后的废水中As含量≤0.5mg/l，该法既降低了成本，又不会对环境造成任何污染。

Description

钒钨钛脱硝催化剂再生过程中产生的含砷废水脱砷的方法
技术领域
本发明属于化学工程技术领域，具体涉及一种钒钨钛脱硝催化剂再生过程中产生的含砷废水脱砷的方法。该方法能够满足高效、安全、环保的脱砷要求，经脱砷处理后的废水可循环利用于整个体系。
背景技术
大部分火电厂多采用蜂窝式催化剂进行烟气脱硝处理，由于燃煤锅炉中含微量的砷，在高温烟气中气态As2O3，容易进入催化剂的孔隙，造成催化剂砷中毒导致失活，从而降低了催化剂的使用寿命。目前越来越多的催化剂生产企业关注催化剂再生问题，然而在催化剂再生处理过程中不可避免的会产生含砷废水，如不加以处理，无疑对环境又造成了二次污染。同时，考虑将脱砷处理后的废水循环利用于整个催化剂再生体系，实现循环再利用，降低了生产成本。因此，有必要探索出一种既能脱除含砷废水中砷化物，同时又不会影响催化剂性能的方法。
发明内容
本发明针对钒钨钛脱硝催化剂再生过程中产生的含砷废水，提出了一种有效地砷化物脱除方法，经脱砷处理后的废水，不仅能够达到污水综合排放标准0.5mg/l的要求，且处理过程中不会引入额外杂质，对催化剂的性能造成任何影响。
本发明采用的技术方案如下：
一种钒钨钛脱硝催化剂再生过程中产生的含砷废水脱砷的方法，步骤如下：
步骤(1)，将含砷的钒钨钛脱硝催化剂与含氢氧化钠的溶液进行碱浸脱砷反应，反应结束后，得到碱浸后的催化剂和含砷废水；碱浸后的催化剂即为再生催化剂；
步骤(2)，向步骤(1)得到的含砷废水中按H2O2:As化学计量比1：1～5：1加入氧化剂过氧化氢，然后在20～100℃条件下进行氧化反应0.5～2h，氧化反应结束后，加入铁盐调节反应液pH至反应液pH＞9，得到混合物料；
步骤(3)，将步骤(2)得到的混合物料中加热至50～100℃，然后按Ca：As摩尔比＝1：1～10：1向混合物料中加入CaO，反应0.5～3h后，进行液固分离，得到脱砷后液和无害废渣；向脱砷后液中加入氢氧化钠配制成含氢氧化钠的溶液后，重新返回步骤(1)参与碱浸脱砷反应。无害废渣中主要成分有氢氧化铁、砷酸钙等。
进一步，优选的是步骤(1)中碱浸脱砷反应使用的含氢氧化钠的溶液中氢氧化钠浓度150-220g/L，反应时间3h-5h，反应温度＞95℃。
进一步，优选的是步骤(2)中所述的铁盐为硫酸铁或氯化铁。
进一步，优选的是步骤(3)中所述的液固分离采用水循环式过滤机进行分离。
本发明所指的钒钨钛脱硝催化剂为市场上普通的钒钨钛脱硝催化剂。
本发明与现有技术相比，其有益效果为：
(1)本发明催化剂再生过程中产生的含砷废水脱砷的方法过程简单，可靠易行，含砷废水中砷化物脱除率较高，As脱除率＞99.5；
(2)经脱砷处理后的废水，即脱砷后液中As含量可以达到污水综合排放标准0.5mg/l的要求，且未额外带入其他杂质，可循环利用于整个催化剂再生体系；向脱砷后液中加入氢氧化钠配制成含氢氧化钠的溶液后，重新返回参与碱浸脱砷反应时，不会对催化剂性能造成任何影响。该方法法既降低了成本，又不会对环境造成任何污染。
(3)本发明采用过氧化氢(H2O2)作为氧化剂，不会带入杂质，且本发明工艺过程为封闭体系，不污染环境。
(4)本发明中原钒钨钛脱硝催化剂中不含砷，砷中毒后钒钨钛脱硝催化剂As含量可达3％～5％，经碱浸脱砷处理后As含量仅为0.10％～0.15％，且经本发明处理后，催化剂的物理性能通过抗压强度的测定，与原钒钨钛脱硝催化剂的物理性能相比无明显变化；化学性能主要分析其中的主要成分，变化也不大，仅钨钒有少量损失，在本领域内可接受的范围。
(5)本发明处理过程中产生的废水再经过简单的处理，可循环利用于新的废催化剂的脱砷处理，整个过程形成闭合回路，最终溶液经处理后可达到排放标准，为企业节约了成本，且环境友好。
(6)传统处理的含砷废水都是酸性的，本发明所需处理的含砷废水是碱性的，目前暂未发现有处理碱性含砷废水的方法。
附图说明
图1为本发明的催化剂再生过程中产生的含砷废水脱砷的方法的流程图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细描述。
本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过购买获得的常规产品。
本领域技术人员应该理解，化学计量比是化学方程式中的化学计量数之比。
实施例1
如图1所示，首先将含砷钒钨钛脱硝催化剂样品，与氢氧化钠溶液进行碱浸脱砷反应，反应结束后，得到碱浸后的催化剂和含砷废水；此时含砷废水中As含量为0.6～1.0g/l；碱浸脱砷反应使用的含氢氧化钠的溶液中氢氧化钠浓度200g/L，反应时间3h，反应温度＞95℃。
向含砷废水中加入氧化剂过氧化氢(H2O2)，按H2O2:As化学计量比1：1，控制氧化温度100℃，反应时间0.5h，氧化反应结束后加入铁盐(硫酸铁)调节溶液pH＞9，在60℃条件下，加入一定量CaO(按Ca：As摩尔比＝1：1)，反应时间为1h。反应结束后进行液固分离，得到脱砷后液和无害废渣；向脱砷后液中加入氢氧化钠配制成含氢氧化钠的溶液后，重新返回参与碱浸脱砷反应。无害废渣可直接堆放。脱砷后液中As含量为0.3g/l。
实施例2
首先将含砷钒钨钛脱硝催化剂样品，与氢氧化钠溶液进行碱浸脱砷反应，反应结束后，得到碱浸后的催化剂和含砷废水；此时含砷废水中As含量为0.6～1.0g/l；碱浸脱砷反应使用的含氢氧化钠的溶液中氢氧化钠浓度200g/L，反应时间5h，反应温度＞95℃。
向含砷废水中加入氧化剂过氧化氢(H2O2)，按H2O2:As化学计量比3：1，控制氧化温度20℃，反应时间2h，氧化反应结束后加入铁盐(硫酸铁)调节溶液pH＞9，在80℃条件下，加入一定量CaO(按Ca：As摩尔比＝1：1)，反应时间为1h。反应结束后进行液固分离，得到脱砷后液和无害废渣；向脱砷后液中加入氢氧化钠配制成含氢氧化钠的溶液后，重新返回参与碱浸脱砷反应。无害废渣可直接堆放。脱砷后液中As含量为0.3mg/l。
实施例3
首先将含砷钒钨钛脱硝催化剂样品，与氢氧化钠溶液进行碱浸脱砷反应，反应结束后，得到碱浸后的催化剂和含砷废水；此时含砷废水中As含量为0.6～1.0g/l；碱浸脱砷反应使用的含氢氧化钠的溶液中氢氧化钠浓度150g/L，反应时间4h，反应温度＞95℃。
向含砷废水中加入氧化剂过氧化氢(H2O2)，按H2O2:As化学计量比5：1，控制氧化温度30℃，反应时间2h，氧化反应结束后加入铁盐(硫酸铁)调节溶液pH＞9，在100℃条件下，加入一定量CaO(按Ca：As摩尔比＝2：1)，反应时间为3h。反应结束后进行液固分离，得到脱砷后液和无害废渣；向脱砷后液中加入氢氧化钠配制成含氢氧化钠的溶液后，重新返回参与碱浸脱砷反应。无害废渣可直接堆放。脱砷后液中As含量为0.12mg/l。
实施例4
首先将含砷钒钨钛脱硝催化剂样品，与氢氧化钠溶液进行碱浸脱砷反应，反应结束后，得到碱浸后的催化剂和含砷废水；此时含砷废水中As含量为0.6～1.0g/l；碱浸脱砷反应使用的含氢氧化钠的溶液中氢氧化钠浓度220g/L，反应时间3.5h，反应温度＞95℃。
向含砷废水中加入氧化剂过氧化氢(H2O2)，按H2O2:As化学计量比5：1，控制氧化温度60℃，反应时间1h，氧化反应结束后加入铁盐(氯化铁)调节溶液pH＞9，在50℃条件下，加入一定量CaO(按Ca：As摩尔比＝5：1)，反应时间为1h。反应结束后进行液固分离，得到脱砷后液和无害废渣；向脱砷后液中加入氢氧化钠配制成含氢氧化钠的溶液后，重新返回参与碱浸脱砷反应。无害废渣可直接堆放。脱砷后液中As含量为0.32mg/l。
实施例5
首先将含砷钒钨钛脱硝催化剂样品，与氢氧化钠溶液进行碱浸脱砷反应，反应结束后，得到碱浸后的催化剂和含砷废水；此时含砷废水中As含量为0.6～1.0g/l；碱浸脱砷反应使用的含氢氧化钠的溶液中氢氧化钠浓度200g/L，反应时间4.5h，反应温度＞95℃。
向含砷废水中加入氧化剂过氧化氢(H2O2)，按H2O2:As化学计量比5：1，控制氧化温度70℃，反应时间0.5h，氧化反应结束后加入铁盐(氯化铁)调节溶液pH＞9，在100℃条件下，加入一定量CaO(按Ca：As摩尔比＝10：1)，反应时间为0.5h。反应结束后进行液固分离，得到脱砷后液和无害废渣；向脱砷后液中加入氢氧化钠配制成含氢氧化钠的溶液后，重新返回参与碱浸脱砷反应。无害废渣可直接堆放。脱砷后液中As含量为4mg/l。
实施例6
首先将含砷钒钨钛脱硝催化剂样品，与氢氧化钠溶液进行碱浸脱砷反应，反应结束后，得到碱浸后的催化剂和含砷废水；此时含砷废水中As含量为0.6～1.0g/l；碱浸脱砷反应使用的含氢氧化钠的溶液中氢氧化钠浓度200g/L，反应时间4.2h，反应温度＞95℃。
向含砷废水中加入氧化剂过氧化氢(H2O2)，按H2O2:As化学计量比5：1，控制氧化温度30℃，反应时间1h，氧化反应结束后加入铁盐(氯化铁)调节溶液pH＞9，在80℃条件下，加入一定量CaO(按Ca：As摩尔比＝7：1)，反应时间为2h。反应结束后进行液固分离，得到脱砷后液和无害废渣；向脱砷后液中加入氢氧化钠配制成含氢氧化钠的溶液后，重新返回参与碱浸脱砷反应。无害废渣可直接堆放。脱砷后液中As含量为0.23mg/l。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (4)

1.一种钒钨钛脱硝催化剂再生过程中产生的含砷废水脱砷的方法，其特征在于，步骤如下：
步骤（1），将含砷的钒钨钛脱硝催化剂与含氢氧化钠的溶液进行碱浸脱砷反应，反应结束后，得到碱浸后的催化剂和含砷废水；
步骤（2），向步骤（1）得到的含砷废水中按H2O2:As化学计量比1：1～5：1加入氧化剂过氧化氢，然后在20～100℃条件下进行氧化反应0.5～2h，氧化反应结束后，加入铁盐调节反应液pH至反应液pH＞9，得到混合物料；
步骤（3），将步骤（2）得到的混合物料中加热至50～100℃，然后按Ca：As摩尔比=1：1～10：1向混合物料中加入CaO，反应0.5～3h后，进行液固分离，得到脱砷后液和无害废渣；向脱砷后液中加入氢氧化钠配制成含氢氧化钠的溶液后，重新返回步骤（1）参与碱浸脱砷反应。
2.根据权利要求1所述的钒钨钛脱硝催化剂再生过程中产生的含砷废水脱砷的方法，其特征在于，步骤（1）中碱浸脱砷反应使用的含氢氧化钠的溶液中氢氧化钠浓度150-220g/L，反应时间3h-5h，反应温度＞95℃。
3.根据权利要求1所述的钒钨钛脱硝催化剂再生过程中产生的含砷废水脱砷的方法，其特征在于，步骤（2）中所述的铁盐为硫酸铁或氯化铁。
4.根据权利要求1所述的钒钨钛脱硝催化剂再生过程中产生的含砷废水脱砷的方法，其特征在于，步骤（3）中所述的液固分离采用水循环式过滤机进行分离。
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