CN109437316A - 一种纳米级精细铁锌复合氧化物材料的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种纳米级精细铁锌复合氧化物材料的制备方法，包括如下步骤：根据酸洗废液中所含的有机物利用氧化法去除其中的有机物，根据酸洗废液中所含的溶解性金属离子转化为沉淀物(金属氢氧化物)，金属氢氧化物从原溶液分离提取出来得到金属氢氧化物，去除金属氢氧化物中所含的水溶性盐(净化金属氢氧化物)，对金属氢氧化物加热分解为金属氧化物，对金属氧化物加热煅烧到800‑1100℃，煅烧后缓慢冷却至室温，将煅烧后的金属氧化物研磨过2000‑3000目筛，使粒径在纳米范围内，检验、包装，得精细铁锌复合氧化物材料。

Description

一种纳米级精细铁锌复合氧化物材料的制备方法

技术领域

本发明属于工业废液处理技术领域，也属于工业危险废物的处理与资源回收利用技术领域，涉及一种纳米级精细铁锌复合氧化物材料的制备方法，具体涉及一种利用金属酸洗废液中的溶解性金属离子制备纳米级精细铁锌复合氧化物材料的方法。

背景技术

在工业金属制品产业中，为实现对金属制品表面的氧化物、锈蚀物、油渍物的清洗，通常利用酸清洗，通过金属与酸液中的酸起化学反应而将金属表面的氧化物与锈蚀物去除，金属酸洗后生成溶解性金属盐与水，但随着酸洗次数越多，酸液中的酸随之减少，金属盐也随之增多，随之就失去酸洗功能，变成了金属酸洗废液。行业内统一把这类废液称之为危废液体(HW17表面处理废物-金属表面处理及热处理加工-336-064-17，危险特性(T/C))，即酸洗废液的危险特性包括腐蚀性(C)和毒性(T)。很显然，对溶解于酸洗废液中的各种有机物及金属离子，如果不加处理就排放，会对环境造成严重的污染及危害人类的健康。

现有技术中对金属酸洗废液处理方法，通常是利用石灰溶于水成氢氧化钙，使其与金属盐中的金属离子反应，生成金属氢氧化物沉淀和大量钙盐混合物，这样的处理，溶解性金属盐不能回收利用，会形成对环境的二次污染，并失去资源化再利用价值。

发明内容

本发明提供一种纳米级精细铁锌复合氧化物材料的制备方法，利用金属酸洗废液中的溶解性金属离子来制备纳米级精细铁锌复合氧化物材料，利用本方法可实现对大量的金属酸洗废液中金属离子转化为精细化工资源而不使其任意流失成为污染物。

为实现上述目的，本发明所述的一种纳米级精细铁锌复合氧化物材料的制备方法，包括如下步骤：

1)加入氧化剂，将酸洗废液中的有机物利用氧化法去除，使经氧化处理的酸洗废液中只含有酸、水与金属盐离子；

2)向上步骤得到的溶液中加入碱液将溶液调成弱碱性，使得溶解性金属离子转化生成难溶的金属氢氧化物，从溶液中沉淀出来，得到金属氢氧化物；

3)静置沉淀，使金属氢氧化物从酸洗废液中沉淀，固液分离，得到固体金属氢氧化物；

4)对上步骤得到的固体金属氢氧化物进行水洗，去除固态金属氢氧化物中含有的溶解性金属盐，得到高纯度的金属氢氧化物；

5)对上步骤得到的高纯度的金属氢氧化物进行煅烧，对金属氧化物进行缓慢加热至800-1100℃后，保持20-30min，使其深度氧化，然后缓慢冷却450-500℃，再缓慢冷却至室温，确保晶型不转变；

6)将上步骤得到的煅烧后的金属氢氧化物研磨至能过2000-3000目以上，使其粒径在纳米级范围；

7)检验、包装，得到精细纳米铁锌复合氧化物材料。

本发明步骤1)所述的氧化剂是15w/w％的双氧水，双氧水与废酸液中的有机物的质量比是2.5:1，废酸液每kg COD需加入双氧水2.5kg。

步骤2)所述的碱液是30w/w％的氢氧化钠溶液，所述的碱液与废酸液中铁与锌的质量比为1.2:1，通过加入氢氧化钠溶液后使得弱碱性pH范围是7.5-8，金属离子与碱溶液反应，先生成金属氢氧化物，将生成的金属氢氧化物加热至高温(350-400℃)，才发生分解反应，脱去水，得到金属氧化物。

步骤3)所述的静置沉淀，是静置沉淀12-24h。

步骤4)所述的水洗是水洗3-7次，每次用水量与金属氢氧化物沉淀物质量比为1:1，将洗涤液用1w/w％硝酸银溶液检验，至不再出现白色沉淀，作为水洗的终点；

步骤4)所述的高纯度的金属氢氧化物，是指水溶性物质含量不超过3％。

步骤5)所述的缓慢，是将高纯度的金属氢氧化物在30-40min加热或冷却至指定温度。

和现有技术相比，本发明的优点在于：

1、本发明可以将危废液体中物质转化并资源化利用，即做到使危废物不对环境造成污染，使危废物中的物质得到转化、净化并被利用，减少环境污染与宝贵金属资源流失。

2、利用高温氧化法，在有氧条件下，对金属氧化物在1000℃左右进行20-30min的深度氧化，转化为稳定高价的铁与锌复合氧化物，再将煅烧物冷却至常温进行研磨至能过2000目以上，使粒径在纳米范围，且不再有腐蚀性及毒性(有毒有害重金属元素含量符合国家GB 34330-2007《固体废物鉴别标准通则》)，可作为化工原料使用。

具体实施方式

下面以实施例对本发明进行说明，但本发明并不局限于这些实施例。

实施例1

铁塔厂碳钢酸洗产生废液(酸含量为30g/L，总的溶解性金属离子含量为128g/L)的处理方法，包括如下步骤：

1)预处理：把废液压滤，去除废液中的固体物和悬殊悬浮物；

2)把1)预处理后的废液进入氧化池，加入15w/w％的双氧水(按废酸液中的COD与双氧水质量比为1:2.5)；

3)把2)经过氧化除去有机物的废酸液进入沉淀池，加入30w/w％氢氧化钠溶液，使溶液变为弱碱性(pH＝7.5)，得到含铁与锌的复合金属氢氧化物沉淀物(按废废酸液与碱液质量比为1:0.12)；

4)将3)含铁与锌的金属氢氧化物沉淀物从溶解性钠盐溶液中沉淀分离出来，实现固液分离；

5)将步骤4)含锌与铁的金属氢氧化物用纯水洗5-7次，以除去其中所含的溶解性钠盐(用硝酸银检验至不显氯离子)，使固体复合金属氢氧化物中所含溶解性盐含量在3％以内；

6)将5)所得纯的铁与锌复合金属氢氧化物放入反射炉中，在30min内加热至1000℃，保温20min，再在30min内降至400℃，取出放置空气中，自然冷却至室温，得铁与锌复合金属氧化物；

7)将6)所得铁与锌复合金属氧化物用雷蒙磨粉机磨粉，使粉末通过2000目筛，得纳米级精细铁锌复合氧化物材料。

实施例2

热镀锌铁管酸洗产生废液(酸含量为25g/L，总的溶解性金属离子含量为100g/L)的处理方法，包括如下步骤：

1)预处理：把废液压滤，去除废液中的固体物和悬殊悬浮物；

2)把1)预处理后的废液进入氧化池，加入15w/w％双氧水(按废酸液中的COD与双氧水质量比为1:2.5)；

3)把2)经过氧化除去有机物的废酸液进入沉淀池，加入30w/w％氢氧化钠溶液，使溶液变为弱碱性(pH＝7.5)，得到含铁与锌的复合金属氢氧化物沉淀物(按废废酸液与碱液质量比为1:0.10)；

4)将3)含铁与锌的金属氢氧化物沉淀物从溶解性钠盐溶液中沉淀分离出来，实现固液分离；

5)将步骤4)含锌与铁的金属氢氧化物用纯水洗5-7次，以除去其中所含的溶解性钠盐(用硝酸银检验至不显氯离子)，使固体复合金属氢氧化物中所含溶解性盐含量在3％以内；

6)将5)所得纯的铁与锌复合金属氢氧化物放入反射炉中，在30min内加热至1000℃，保温20min，再在30min内降至400℃，取出放置空气中，自然冷却至室温，得铁与锌复合金属氧化物；

7)将6)所得铁与锌复合金属氧化物用雷蒙磨粉机磨粉，使粉末通过2000目筛，得纳米级精细铁锌复合氧化物材料。

实施例3

铁塔厂碳钢酸洗产生废液(酸含量为30g/L，总的溶解性金属离子含量为128g/L)的处理方法，包括如下步骤：

1)预处理：把废液压滤，去除废液中的固体物和悬殊悬浮物；

2)把1)预处理后的废液进入氧化池，加入15w/w％的双氧水(按废酸液中的COD与双氧水质量比为1:2.5)；

3)把2)经过氧化除去有机物的废酸液进入沉淀池，加入30w/w％氢氧化钠溶液，使溶液变为弱碱性(pH＝7.5)，得到含铁与锌的复合金属氢氧化物沉淀物(按废废酸液与碱液质量比为1:0.12)；

4)将3)含铁与锌的金属氢氧化物沉淀物从溶解性钠盐溶液中沉淀分离出来，实现固液分离；

5)将步骤4)含锌与铁的金属氢氧化物用纯水洗5-7次，以除去其中所含的溶解性钠盐(用硝酸银检验至不显氯离子)，使固体复合金属氢氧化物中所含溶解性盐含量在3％以内；

6)将5)所得纯的铁与锌复合金属氢氧化物放入反射炉中，在30min内加热至800℃，保温30min，再在20min内降至450℃，取出放置空气中，自然冷却至室温，得铁与锌复合金属氧化物；

7)将6)所得铁与锌复合金属氧化物用雷蒙磨粉机磨粉，使粉末通过3000目筛，得纳米级精细铁锌复合氧化物材料。

实施例4

热镀锌铁管酸洗产生废液(酸含量为25g/L，总的溶解性金属离子含量为100g/L)的处理方法，包括如下步骤：

1)预处理：把废液压滤，去除废液中的固体物和悬殊悬浮物；

2)把1)预处理后的废液进入氧化池，加入15w/w％双氧水(按废酸液中的COD与双氧水质量比为1:2.5)；

3)把2)经过氧化除去有机物的废酸液进入沉淀池，加入30w/w％氢氧化钠溶液，使溶液变为弱碱性(pH＝7.5)，得到含铁与锌的复合金属氢氧化物沉淀物(按废废酸液与碱液质量比为1:0.10)；

4)将3)含铁与锌的金属氢氧化物沉淀物从溶解性钠盐溶液中沉淀分离出来，实现固液分离；

5)将步骤4)含锌与铁的金属氢氧化物用纯水洗5-7次，以除去其中所含的溶解性钠盐(用硝酸银检验至不显氯离子)，使固体复合金属氢氧化物中所含溶解性盐含量在3％以内；

6)将5)所得纯的铁与锌复合金属氢氧化物放入反射炉中，在30min内加热至1100℃，保温25min，再在25min内降至500℃，取出放置空气中，自然冷却至室温，得铁与锌复合金属氧化物；

7)将6)所得铁与锌复合金属氧化物用雷蒙磨粉机磨粉，使粉末通过3000目筛，得纳米级精细铁锌复合氧化物材料。

Claims (7)

1.一种纳米级精细铁锌复合氧化物材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)加入氧化剂，将酸洗废液中的有机物利用氧化法去除，使经氧化处理的酸洗废液中只含有酸、水与金属盐离子；

2)向上步骤得到的溶液中加入碱液将溶液调成弱碱性，使得溶解性金属离子转化生成难溶的金属氢氧化物，从溶液中沉淀出来，得到金属氢氧化物；

3)静置沉淀，使金属氢氧化物从酸洗废液中沉淀，固液分离，得到固体金属氢氧化物；

4)对上步骤得到的固体金属氢氧化物进行水洗，去除固态金属氢氧化物中含有的溶解性金属盐，得到高纯度的金属氢氧化物；

5)对上步骤得到的高纯度的金属氢氧化物进行煅烧，对金属氧化物进行缓慢加热至800-1100℃后，保持20-30min，使其深度氧化，然后缓慢冷却450-500℃，再缓慢冷却至室温，确保晶型不转变；

6)将上步骤得到的煅烧后的金属氢氧化物研磨至能过2000-3000目以上，使其粒径在纳米级范围；

7)检验、包装，得到精细纳米铁锌复合氧化物材料。

2.根据权利要求1所述的一种纳米级精细铁锌复合氧化物材料的制备方法，其特征在于：步骤1)所述的氧化剂是15w/w％的双氧水，双氧水与废酸液中的有机物的质量比是2.5:1，废酸液每kg COD需加入双氧水2.5kg。

3.根据权利要求1所述的一种纳米级精细铁锌复合氧化物材料的制备方法，其特征在于：步骤2)所述的碱液是30w/w％的氢氧化钠溶液，所述的碱液与废酸液中铁与锌的质量比为1.2:1，通过加入氢氧化钠溶液后使得弱碱性pH范围是7.5-8。

4.根据权利要求1所述的一种纳米级精细铁锌复合氧化物材料的制备方法，其特征在于：步骤3)所述的静置沉淀，是静置沉淀12-24h。

5.根据权利要求1所述的一种纳米级精细铁锌复合氧化物材料的制备方法，其特征在于：步骤4)所述的水洗是水洗3-7次，每次用水量与金属氢氧化物沉淀物质量比为1:1，将洗涤液用1w/w％硝酸银溶液检验，至不再出现白色沉淀，作为水洗的终点。

6.根据权利要求1所述的一种纳米级精细铁锌复合氧化物材料的制备方法，其特征在于：步骤4)所述的高纯度的金属氢氧化物，是指水溶性物质含量不超过3％。

7.根据权利要求1所述的一种纳米级精细铁锌复合氧化物材料的制备方法，其特征在于：步骤5)所述的缓慢，是将高纯度的金属氢氧化物在30-40min加热或冷却至指定温度。