CN107814394A - 一种磷酸铁生产废水的处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种磷酸铁生产废水的处理方法，涉及污水处理领域。包括以下步骤：1)在磷酸铁生产的废水中按比例加入氧化剂；2)再加入磷酸盐溶液搅拌混匀；3)上述溶液边搅拌边加入氧化剂，同时添加氢氧化钠溶液调节pH至7.0‑7.5，陈化1‑2小时；4)将上述陈化后混合溶液过滤出去滤渣；5)上述滤液中添加锰离子化合物，再蒸发结晶得到工业级铵盐晶体。与现有技术相比，利用该方法处理磷酸铁生产的废水，工艺简单，处理效率高，且制备的铵盐纯度较高，可以直接实现磷酸铁生产的废水的回收利用，变废为宝，绿色环保。
Description
技术领域
本发明属于污水处理领域，特别是涉及一种磷酸铁生产废水的处理方法。
背景技术
磷酸铁是汽车锂离子动力电池、电网储能电池、电动工具电池正极材料的理想前躯体材料。随着电动汽车的快速发展，动力电池的需求上升，对磷酸铁的需求不断增大，然而在磷酸铁的生产过程中会产生大量的高浓度的含氮、磷及其它无机盐的废水，处理难度极大，其排放对周围的环境会造成严重的破坏与影响，明显的制约了企业的发展。
目前对于磷酸铁生产的废水处理办法主要有：(1)石灰法，缺点是只是除去了总磷，在不考虑总盐超标的情况下直接排放，产生大量的污泥难以处理，同时对周围的水体环境造成较大的污染。(2)高浓度氨氮的吹脱和磷酸铵镁的沉淀，但是其工艺流程长，调节pH需要加大量的碱，反应后还需要回调，处理成本高。(3)通过膜法和多效蒸发组合工艺，生成硫氨和磷氨肥料，同时蒸馏出来的水也可以被回收利用，但是工艺复杂，且投资成本大。
现阶段对磷酸铁生产的废水处理的技术普遍存在工艺复杂，成本较高，无法充分回收利用的问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种磷酸铁生产废水的处理方法，解决现有技术中磷酸铁生产的废水处理的工艺复杂，成本较高，无法充分回收利用的问题。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：磷酸铁生产废水的处理方法，包括以下步骤：
S1:磷酸铁生产的废水在不断搅拌的条件下加入工业级氧化剂溶液；
S2:上述步骤S1得到的混合溶液中加入工业级磷酸盐溶液，并在300-400rpm条件下搅拌混匀；
S3:在步骤S2所得混合溶液中，边搅拌边添加工业级氧化剂溶液，同时添加氢氧化钠溶液，调节溶液pH至7.0-7.5后停止搅拌，让反应生成的沉淀悬浮液在反应容器中陈化1-2h；
S4:过滤上述步骤S3陈化后的混合溶液，除去滤渣；
S5:上述步骤S3过滤得到的滤液中加入锰离子化合物，通过蒸发结晶析出，得到工业级铵盐。
在步骤S3过滤得到的滤液中加入锰离子化合物，通过锰离子化合物促进铵盐的结晶，加快结晶析出的进程，并且提高铵盐结晶的颗粒的大小。
优选的，上述步骤S1中的添加的磷酸铁生产的废水和工业级氧化剂溶液的体积比为200∶(0.8～1.2)。
优选的，上述步骤S2中工业级磷酸盐溶液添加量与步骤S1中磷酸铁生产的废水的体积比为(4.9～5.1)：200。
优选的，上述的工业级氧化剂溶液的浓度为5.0-5.5mol/L，通过去离子水配置。
优选的，上述步骤S1中的工业级氧化剂溶液为过氧化氢、次氯酸及高氯酸溶液中的一种或几种。
优选的，上述的工业级磷酸盐溶液的浓度为0.3-0.5mol/L，通过去离子水配置。
优选的，上述步骤S1中的工业级磷酸盐溶液为磷酸氢二铵、磷酸二氢铵溶液的一种或几种。
优选的，上述步骤S3中的工业级氧化剂溶液为过氧化氢、次氯酸及高氯酸溶液中的一种或几种。
优选的，上述步骤S4中的锰离子化合物为硫酸锰、氯化锰、硝酸锰的任一种。
优选的，上述步骤S4蒸发结晶步骤为：
S4-1：将步骤S3得到的滤液在第三效蒸发装置中进行蒸发，温度为50℃～60℃；
S4-2：上述经第三效蒸发后的混合物质，进入第一效蒸发结晶装置在105℃～121℃条件下再次进行蒸发；
S4-3：上述经第一效蒸发后的混合物质，进入第二效蒸发结晶装置在83℃～87℃条件下再次进行蒸发
S4-4：上述经第二效蒸发结晶的混合物，进入稠厚器进行结晶得到工业级铵盐晶体。
现阶段对磷酸铁生产的废水处理的技术普遍存在工艺复杂，无法充分回收利用的问题。制备电池级磷酸铁的原料主要有硫酸亚铁、硝酸亚铁、氯化亚铁硫酸铁、硝酸铁、三氯化铁、硫酸铁等，在磷酸铁生产的废水中不仅含有的大量的氨氮和磷，同时还含有大量硫酸根离子、硝酸根离子或氯离子等阴离子，因此可以利用磷酸铁生产的废水中的硫酸根离子、硝酸根离子或氯离子等阴离子与铵根离子反应制备工业级铵盐，从而充分实现对磷酸铁生产废水的回收利用，变废为宝，同时降低工业级铵盐的生产成本。
本发明就提供了这样一种磷酸铁生产废水的处理方法，即在磷酸铁生产的废水中按比例边搅拌边加入氧化剂，再加入磷酸盐溶液；搅拌混匀后继续加入氧化剂，并添加氢氧化钠溶液将pH值调节至7.0-7.5后陈化1-2小时；将上述混合溶液通过过滤，滤液中添加锰离子化合物，蒸发结晶得到工业级铵盐晶体。利用该方法制备工业级铵盐，工艺简单效率高，且制备的铵盐纯度较高，晶体颗粒的粒径大，可以直接实现磷酸铁生产的废水的回收利用，变废为宝，节约了铵盐的制备成本。同时解决了废水难处理的情况，降低了铵盐的生产成本，为企业带来可观的经济效益。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面通过具体的实施例来详细的说明。
实施例1：
50L利用氯化铁生产磷酸铁的废水，边搅拌边加入250mL利用去离子水配置的浓度为5.0mol/L的过氧化氢溶液，再加入1250mL利用去离子水配置的浓度为0.3mol/L的磷酸二氢铵溶液，并在300-400rpm条件下搅拌混匀；上述混合溶液中边搅拌边加入过氧化氢溶液，同时添加氢氧化钠溶液调节pH直至7.0；然后停止搅拌让反应生成的沉淀悬浮液在容器中陈化1-2小时；过滤去滤渣；滤液加入氯化锰溶液，分别在50℃、105℃和83℃，温度下连续经过第三效蒸发装置、第一效蒸发装置和第二效蒸发装置进行蒸发，蒸发得到的产物在稠厚器进行结晶得到3380g工业级氯化铵晶体，氯化铵的纯度为95.8％。其中晶体粒径在5～8mm占总质量的35.3％。
实施例2：
50L利用氯化铁生产磷酸铁的废水，边搅拌边加入200mL利用去离子水配置的浓度为5.5mol/L的次氯酸溶液，再加入1270mL利用去离子水配置的浓度为0.3mol/L的磷酸氢二铵溶液，并在300-400rpm条件下搅拌混匀；上述混合溶液中边搅拌边加入次氯酸溶液，同时添加氢氧化钠溶液调节pH直至7.0；然后停止搅拌让反应生成的沉淀悬浮液在容器中陈化1-2小时；过滤去滤渣；滤液中加入氯化锰溶液，分别在60℃、121℃、86℃，温度下连续经过第三效蒸发装置、第一效蒸发装置和第二效蒸发装置进行蒸发，蒸发得到的产物在稠厚器进行结晶得到3040g工业级氯化铵晶体，氯化铵的纯度为95.2％。其中晶体粒径在5～8mm占总质量的38.3％。
实施例3：
50L利用氯化铵生产磷酸铁的废水，边搅拌边加入250mL利用去离子水配置的浓度为5.5mol/L的次氯酸溶液，再加入1250mL利用去离子水配置的浓度为0.4mol/L的磷酸二氢铵溶液，并在300-400rpm条件下搅拌混匀；上述混合溶液中边搅拌边加入次氯酸溶液，同时添加氢氧化钠溶液调节pH直至7.5；然后停止搅拌让反应生成的沉淀悬浮液在容器中陈化1-2小时；过滤去滤渣；滤液加入氯化锰溶液，分别在55℃、115℃、85℃，温度下连续经过第三效蒸发装置、第一效蒸发装置和第二效蒸发装置进行蒸发，蒸发得到的产物在稠厚器进行结晶得到3390g工业级氯化铵晶体，氯化铵的纯度为93.6％。其中晶体粒径在5～8mm占总质量的36.4％。
实施例4：
50L利用氯化铵生产磷酸铁的废水，边搅拌边加入250mL利用去离子水配置的浓度为5.0mol/L的高氯酸溶液，再加入1250mL利用去离子水配置的浓度为0.5mol/L的磷酸二氢铵溶液，并在300-400rpm条件下搅拌混匀；上述混合溶液中边搅拌边加入高氯酸溶液，同时添加氢氧化钠溶液调节pH直至7.0；然后停止搅拌让反应生成的沉淀悬浮液在容器中陈化1-2小时；过滤去滤渣，滤液中加入氯化锰溶液，分别在57℃、110℃、84℃，温度下连续经过第三效蒸发装置、第一效蒸发装置和第二效蒸发装置进行蒸发，蒸发得到的产物在稠厚器进行结晶得到3280g工业级氯化铵晶体，氯化铵的纯度为93.7％。其中晶体粒径在5～8mm占总质量的37.5％。
实施例5：
50L利用硝酸铁生产磷酸铁的废水，边搅拌边加入250mL利用去离子水配置的浓度为5.5mol/L的过氧化氢溶液，再加入1250mL利用去离子水配置的浓度为0.5mol/L的磷酸氢二铵溶液，并在300-400rpm条件下搅拌混匀；上述混合溶液中边搅拌边加入过氧化氢溶液，同时添加氢氧化钠溶液调节pH直至7.5；然后停止搅拌让反应生成的沉淀悬浮液在容器中陈化1-2小时；过滤去滤渣；滤液中加入硝酸锰溶液，分别在58℃、120℃、85℃，温度下连续经过第三效蒸发装置、第一效蒸发装置和第二效蒸发装置进行蒸发，蒸发得到的产物在稠厚器进行结晶得到3070g工业级硝酸铵晶体，硝酸铵的纯度为94.7％。其中晶体粒径在5～8mm占总质量的37.9％。
实施例6：
50L利用硫酸铁生产磷酸铁的废水，边搅拌边加入250mL利用去离子水配置的浓度为5.5mol/L的过氧化氢溶液，再加入1250mL利用去离子水配置的浓度为0.4mol/L的磷酸氢二铵溶液，并在300-400rpm条件下搅拌混匀；上述混合溶液中边搅拌边加入过氧化氢溶液，同时添加氢氧化钠溶液调节pH直至7.5；然后停止搅拌让反应生成的沉淀悬浮液在容器中陈化1-2小时；过滤去滤渣；滤液加入硫酸锰溶液，分别在67℃、115℃、84℃，温度下连续经过第三效蒸发装置、第一效蒸发装置和第二效蒸发装置进行蒸发，蒸发得到的产物在稠厚器进行结晶得到2986g工业级硫酸晶体，硫酸铵的纯度为94.1％。其中晶体粒径在5～8mm占总质量的37.1％。
本发明实施例通过上述优选的方式，调整进料的顺序和温度，三效蒸发过程中温度分别控制为51℃～60℃、105℃～121℃、83℃～87℃，提高了蒸汽的利用率，节约能耗。结晶前在溶液中添加了锰离子化合，配合三效蒸发，加速了结晶的进程，降低了耗能。
利用该方法制备工业级铵盐，工艺简单效率高，且制备的铵盐纯度较高，晶体颗粒的粒径大，可以直接实现磷酸铁生产的废水的回收利用，变废为宝，节约了铵盐的制备成本。同时解决了废水难处理的情况，降低了铵盐的生产成本，为企业带来可观的经济效益。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种磷酸铁生产废水的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1:磷酸铁生产的废水在不断搅拌的条件下加入工业级氧化剂溶液；
S2:在步骤S1所得混合溶液中，加入工业级磷酸盐溶液，并在300-400rpm条件下搅拌混匀；
S3:在步骤S2所得混合溶液中，边搅拌边添加工业级氧化剂溶液，同时添加氢氧化钠溶液，调节溶液pH至7.0-7.5后停止搅拌，让反应生成的沉淀悬浮液在反应容器中陈化1-2h；
S4:过滤上述步骤S3陈化后的混合溶液，除去滤渣；
S5:上述步骤S3过滤得到的滤液中加入锰离子化合物，通过蒸发结晶析出，得到工业级铵盐。
2.如权利要求1所述的磷酸铁生产废水的处理方法，其特征在于，所述步骤S1中添加的磷酸铁生产的废水和工业级氧化剂溶液的体积比为200∶(0.8～1.2)。
3.如权利要求1所述的磷酸铁生产废水的处理方法，其特征在于，所述步骤S2中工业级磷酸盐溶液添加量与步骤S1中磷酸铁生产的废水的体积比为(4.9～5.1)：200。
4.如权利要求1所述的磷酸铁生产废水的处理方法，其特征在于，所述的工业级氧化剂溶液的浓度为5.0-5.5mol/L，通过去离子水配置。
5.如权利要求1所述的磷酸铁生产废水的处理方法，其特征在于：所述的工业级氧化剂溶液为过氧化氢、次氯酸及高氯酸溶液中的一种或几种。
6.如权利要求1所述的磷酸铁生产废水的处理方法，其特征在于，上述的工业级磷酸盐溶液的浓度为0.3-0.5mol/L，通过去离子水配置。
7.如权利要求1所述的磷酸铁生产废水的处理方法，其特征在于：所述步骤S1中的工业级磷酸盐溶液为磷酸氢二铵、磷酸二氢铵溶液的一种或几种。
8.如权利要求1所述的磷酸铁生产废水的处理方法，其特征在于，所述步骤S4中的锰离子化合物为硫酸锰、氯化锰、硝酸锰的任一种。
9.如权利要求1所述的磷酸铁生产废水的处理方法，其特征在于，所述步骤S4蒸发结晶步骤为：
S4-1：将步骤S3得到的滤液在第三效蒸发装置中进行蒸发，温度为50℃～60℃；
S4-2：上述经第三效蒸发后的混合物质，进入第一效蒸发结晶装置在105℃～121℃条件下再次进行蒸发；
S4-3：上述经第一效蒸发后的混合物质，进入第二效蒸发结晶装置在83℃～87℃条件下再次进行蒸发
S4-4：上述经第二效蒸发结晶的混合物，进入稠厚器进行结晶得到工业级铵盐晶体。
10.一种如权利要求1～9任一项所述的磷酸铁生产废水处理方法的应用，其特征在于，该方法能应用于大规模生成工业级铵盐晶体。
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