CN109778227B - 一种含铁废盐的处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种含铁废盐的处理方法，涉及污水处理技术领域，方法包括将含铁废盐加入温水溶液充分混合或溶解，获得固液混合溶液；对固液混合溶液进行固液分离，获得不可溶的固体和含铁废盐溶液；将含铁废盐溶液置入电解池中进行电解步骤，以根据阴极电解液不同的pH选用不同相对应的电解参数，使铁电沉积在阴极上并剩下残液；回收电沉积的铁；以及将至少部分残液再循环至含铁废盐溶液中。本发明具有沉积效率高的优点，实现了含铁废盐资源化的有效处理。

Description

一种含铁废盐的处理方法
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，具体涉及一种含铁废盐的处理方法。
背景技术
随着经济的发展和水环境的恶化，环保部门制定了更加严格的污水排放标准，并加大了执法力度。除有机物标准从严外，增加废水中盐排放的标准，如《北京市水污染物综合排放标准(DB11/307-2013)》中A类标准中的总溶解固体(TDS)排放限制为1000毫克/升。
目前，现有的处置技术为：
1、采用直接热力燃烧法，即将废盐粉末喷入焚烧炉，其中有机物在高温下分解破坏，然而一般无机盐熔点都在800摄氏度以上，在高温状态下发生熔融，会造成焚烧炉粘壁、耐材损坏、设备腐蚀、烟道堵塞等问题，目前未见有正常使用的设备。
2、考虑到无机盐的高温熔融进行工艺改进，一般采用热裂解碳化工艺，即将废盐粉末连续投入热裂解碳化窑中，其中的有机物在低于无机盐熔点温度(低于700摄氏度)和控氧气氛条件下发生分解气化，但该工艺虽然解决了无机盐熔融的问题，但由于热裂解温度低，导致有机物无法彻底被破坏，甚至由于废盐中有机物种类及含量的不确定，分解气浓度变化易发生爆炸等安全问题。
3、危废盐的填埋处置，由于废盐水溶性高，含有毒有害金属离子、有机污染物等，对填埋场污水系统造成致命冲击，需要按照国家危废处置规范进行稳定固化后深度填埋。该方法技术难度(防渗、防水、防漏等)大、占地大、投资成本高，有因地质灾害等因素造成二次环境危害的风险。
综上所述，目前尚未有一种能够成功处理工业废盐的有效方法，使之处理资源化。
发明内容
因此，本发明实施例要解决的技术问题在于现有技术中尚未有一种废盐资源化的有效处理方法，从而提供一种含铁废盐的处理方法。
为此，本发明实施例的一种含铁废盐的处理方法，包括以下步骤：
将含铁废盐加入温水溶液充分混合或溶解，获得固液混合溶液；
对所述固液混合溶液进行固液分离，获得不可溶的固体和含铁废盐溶液；
将所述含铁废盐溶液置入电解池中进行电解步骤，以根据阴极电解液不同的pH选用不同相对应的电解参数，使铁电沉积在阴极上并剩下残液，所述电解池包括阴极室、阳极室和允许阴离子通过的分离部件；
回收所述电沉积的铁；以及
将至少部分所述残液再循环至所述含铁废盐溶液中。
优选地，所述电解步骤包括：
将阴极电解液的pH调整至-1至-0.6，选用电流密度为3000-5000A/m2的恒电流下进行电解，温度为95-110℃，电解时长为5-10分钟；
将阴极电解液的pH调整至-0.6至-0.4，选用电流密度为300-600A/m2的恒电流下进行电解，温度为80-95℃，电解时长为20-30分钟；
将阴极电解液的pH调整至0.5-1.5，选用电流密度为300-600A/m2的恒电流下进行电解，温度为80-95℃，电解时长为20-30分钟；
将阴极电解液的pH调整至1.5-3，选用电流密度为50-200A/m2的恒电流下进行电解，温度为40-80℃，电解时长为10-20分钟。
优选地，所述阴极室的阴极采用钛、钛合金、锆和锆合金中的一种。
优选地，所述阴极室的阴极电解液包括：二价铁金属盐、三价非铁金属盐、二价非铁金属盐和盐酸溶液。
优选地，所述阳极室的阳极采用钛、钛合金、锆和锆合金中的一种。
优选地，所述阳极室的阳极电解液包括：盐酸和二价非铁金属盐溶液。
优选地，所述温水溶液为温生产用水、温稀盐酸或酸洗废液。
优选地，所述再循环是将剩下残液的80-98％进行再循环。
优选地，还包括以下步骤：
将所述不可溶的固体烘干至恒重；
将烘干后的固体粉碎至平均粒径为1cm以下。
本发明实施例的技术方案，具有如下优点：
本发明实施例提供的含铁废盐的处理方法，通过采用温水溶液将含铁废盐充分溶解后，可将铁完全溶解到溶液中，从而电解时能将含铁废盐原料中的铁充分提取回收。通过根据阴极电解液不同的pH选用不同相对应的电解参数，提高了铁电沉积在阴极上的效率，使阴极电解液中的铁得到基本全部的沉积出，使含铁废盐中的铁得到充分回收利用，实现了含铁废盐资源化的有效处理。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式中的技术方案，下面将对具体实施方式描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1中含铁废盐的处理方法的一个具体示例的流程图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明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做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。
在本发明的描述中，需要说明的是，本文所用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而并非旨在限制本发明。除非上下文明确指出，否则如本文中所使用的单数形式“一”、“一个”和“该”等意图也包括复数形式。使用“包括”和/或“包含”等术语时，是意图说明存在该特征、整数、步骤、操作、元素和/或组件，而不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元素、组件、和/或其他组合的存在或增加。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
实施例1
本实施例提供一种含铁废盐的处理方法，例如一种化工废盐，主要成分为钠盐、镁盐、钙盐、铝盐等。如图1所示，该方法包括以下步骤：
S1、将含铁废盐加入温水溶液充分混合或溶解，获得固液混合溶液。温水溶液为温生产用水、温稀盐酸或酸洗废液。混合搅拌的时长一般为10-30分钟，以将可溶解物质得到充分溶解，保证含铁金属盐充分溶解在溶液中。
S2、对固液混合溶液进行固液分离，获得不可溶的固体和含铁废盐溶液。固液分离通过物理分离方法进行，例如倾斜、离心、过滤等。不可溶的固体中已经不含有铁或者铁含量已经非常少，能够满足排放标准。通过先将不可溶固体分离掉，降低了后续铁回收所产生的干扰，提高回收铁纯度。
S3、将含铁废盐溶液置入电解池中进行电解步骤，以根据阴极电解液不同的pH选用不同相对应的电解参数，使铁电沉积在阴极上并剩下残液，所述电解池包括阴极室、阳极室和允许阴离子通过的分离部件。含铁废盐溶液置入阴极室内，可作为阴极电解液。阴极室和阳极室之间通过分离部件隔断，分离部件例如可以是离子交换膜。阴极室的阴极采用钛、钛合金、锆和锆合金中的一种。阳极室的阳极采用钛、钛合金、锆和锆合金中的一种。
阴极室的阴极电解液包括：二价铁金属盐、三价非铁金属盐、二价非铁金属盐和盐酸溶液。例如，包括40-60重量％的氯化亚铁、15-30重量％的MgCl2或CaCl2或其混合物、10-30重量％的AlCl3、和0-35重量％的HCl。
阳极室的阳极电解液包括：盐酸和二价非铁金属盐溶液。例如，包括30-50重量％的HCl、50-70重量％的MgCl2、CaCl2、LiCl、KCl或NaCl中一种或两种以上。还可以包括三价铁作为缓蚀剂。
在进行电解步骤之前，还包括将阴极预处理的步骤。将阴极浸入包含：75体积％浓度HNO3、10体积％浓度HF和15体积％H2O的酸洗溶液中进行酸洗5-20分钟，然后用去离子水彻底冲洗以除去表面残留酸液。
优选地，电解通常在恒电流控制下进行，S3中的电解步骤包括：
S31、将阴极电解液的pH调整至-1至-0.6，选用电流密度为3000-5000A/m2的恒电流下进行电解，温度为95-110℃，电解时长为5-10分钟，实现快速、大量离子分离、沉积的过程，在阴极侧主要沉积出粉末状铁。
S32、将阴极电解液的pH调整至-0.6至-0.4，选用电流密度为300-600A/m2的恒电流下进行电解，温度为80-95℃，电解时长为20-30分钟。
S33、将阴极电解液的pH调整至0.5-1.5，选用电流密度为300-600A/m2的恒电流下进行电解，温度为80-95℃，电解时长为20-30分钟。通过S32和S33，实现稳定沉积过程，分别在不同的pH环境下针对三价非铁金属盐、二价非铁金属盐提供不同的电解参数，而有利于铁沉积。并且由于采用较小的恒电流进行较长时间的稳定沉积，减少了能耗。在阴极侧主要沉积出光滑的铁沉积物。
S34、将阴极电解液的pH调整至1.5-3，选用电流密度为50-200A/m2的恒电流下进行电解，温度为40-80℃，电解时长为10-20分钟，实现铁的少量沉积过程，并调整了电解参数后将之前电解参数环境下不适宜铁沉积出的少量铁进行沉积，提高了铁沉积回收率，在大多数含铁废盐处理试验中，剩下残液已达到含铁量排放标准。
含铁废盐溶液(即阴极电解液)包括：40重量％的氯化亚铁、10重量％的MgCl2、10重量％的CaCl2、10重量％的AlCl3、30重量％的HCl，阳极电解液包括：30重量％的MgCl2、30重量％的CaCl2、10重量％的NaCl、30重量％的HCl，获得以下结果。如下表所示。
Figure BDA0002001719040000061
由上表可见，在电解步骤之后，有99.5％以上的铁得到电沉积出，铁回收率较高。
S4、回收电沉积的铁。通过物理剥离方法将电沉积在阴极的铁进行回收。
S5、将至少部分残液再循环至含铁废盐溶液中。该再循环是将剩下残液的80-98％进行再循环，例如将剩下残液的80％进行再循环，通入含铁废盐溶液中。
优选地，含铁废盐的处理方法还包括以下步骤：
S6、将不可溶的固体烘干至恒重。烘干温度为110-120℃。
S7、将烘干后的固体粉碎至平均粒径为1cm以下粉末。粉碎后的粉末集中处理用于无害化处理，例如进行填埋等。
上述含铁废盐的处理方法，通过采用温水溶液将含铁废盐充分溶解后，可将铁完全溶解到溶液中，从而电解时能将含铁废盐原料中的铁充分提取回收。通过根据阴极电解液不同的pH选用不同相对应的电解参数，提高了铁电沉积在阴极上的效率，使阴极电解液中的铁得到基本全部的沉积出，使含铁废盐中的铁得到充分回收利用，实现了含铁废盐资源化的有效处理。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (6)

1.一种含铁废盐的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
将含铁废盐加入温水溶液充分混合或溶解，获得固液混合溶液；
对所述固液混合溶液进行固液分离，获得不可溶的固体和含铁废盐溶液；
将所述含铁废盐溶液置入电解池中进行电解步骤，以根据阴极电解液不同的pH选用不同相对应的电解参数，使铁电沉积在阴极上并剩下残液，所述电解池包括阴极室、阳极室和允许阴离子通过的分离部件；所述阴极室的阴极电解液包括40-60重量％的氯化亚铁、15-30重量％的MgCl2或CaCl2或其混合物、10-30重量％的AlCl3、和0-35重量％的HCl；所述阳极室的阳极电解液包括30-50重量％的HCl和50-70重量％的MgCl2、CaCl2、LiCl、KCl和NaCl中一种或两种以上；
回收所述电沉积的铁；以及
将至少部分所述残液再循环至所述含铁废盐溶液中；
所述电解步骤包括：
将阴极电解液的pH调整至-1至-0.6，选用电流密度为3000-5000A/m2的恒电流下进行电解，温度为95-110℃，电解时长为5-10分钟；
将阴极电解液的pH调整至-0.6至-0.4，选用电流密度为300-600A/m2的恒电流下进行电解，温度为80-95℃，电解时长为20-30分钟；
将阴极电解液的pH调整至0.5-1.5，选用电流密度为300-600A/m2的恒电流下进行电解，温度为80-95℃，电解时长为20-30分钟；
将阴极电解液的pH调整至1.5-3，选用电流密度为50-200A/m2的恒电流下进行电解，温度为40-80℃，电解时长为10-20分钟。
2.根据权利要求1所述的含铁废盐的处理方法，其特征在于，所述阴极室的阴极采用钛、钛合金、锆和锆合金中的一种。
3.根据权利要求1所述的含铁废盐的处理方法，其特征在于，所述阳极室的阳极采用钛、钛合金、锆和锆合金中的一种。
4.根据权利要求1所述的含铁废盐的处理方法，其特征在于，所述温水溶液为温生产用水、温稀盐酸或酸洗废液。
5.根据权利要求1所述的含铁废盐的处理方法，其特征在于，所述再循环是将剩下残液的80-98％进行再循环。
6.根据权利要求1-5任一项所述的含铁废盐的处理方法，其特征在于，还包括以下步骤：
将所述不可溶的固体烘干至恒重；
将烘干后的固体粉碎至平均粒径为1cm以下。
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