CN109825713A - 一种含铝废盐的处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种含铝废盐的处理方法，涉及污水处理技术领域，方法包括将含铝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铝废盐溶液；将含铝废盐溶液置入电解池中进行电解步骤，以分别根据阴极电解液和阳极电解液不同的pH选用不同相对应的电解参数，使纯铝离子电沉积在阴阳极上并剩下残液；回收电沉积的纯铝离子产物；以及将至少部分残液再循环至含铝废盐溶液中。本发明具有沉积效率高的优点，实现了含铝废盐资源化的有效处理。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，具体涉及一种含铝废盐的处理方法。
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，从而提供一种含铝废盐的处理方法。
为此，本发明实施例的一种含铝废盐的处理方法，包括以下步骤：
将含铝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铝废盐溶液；
将所述含铝废盐溶液置入电解池中进行电解步骤，以分别根据阴极电解液和阳极电解液不同的pH选用不同相对应的电解参数，使纯铝离子分别电沉积在阴极和阳极上并剩下残液，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；
回收所述电沉积的纯铝离子产物；以及
将至少部分所述残液再循环至所述含铝废盐溶液中。
优选地，所述电解步骤包括：
将阴极电解液的pH调整至6至9，选用电流密度为200-1200A/m2的恒电流下进行电解，电解时长为5-10分钟；
将阴极电解液的pH调整至9至12，选用电流密度为300-600A/m2的恒电流下进行电解，电解时长为40-50分钟；
将阴极电解液的pH调整至12以上，选用电流密度为300-600A/m2的恒电流下进行电解，电解时长为100-130分钟。
优选地，所述电解步骤还包括：
将阳极电解液的pH调整至3至6，选用电流密度为200-1200A/m2的恒电流下进行电解，电解时长为5-10分钟；
将阳极电解液的pH调整至2至3，选用电流密度为300-600A/m2的恒电流下进行电解，电解时长为40-50分钟；
将阳极电解液的pH调整至2以下，选用电流密度为300-600A/m2的恒电流下进行电解，电解时长为100-130分钟。
优选地，所述电解反应的温度为80-95℃。
优选地，所述阴极室的阴极采用碳素材料；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，阴极和阳极电解液采用氟-氯电解质体系，氯盐占电解质质量百分比为30-80%，电解质中氟盐分子比控制在1.1-1.2之间。
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铝废盐的处理方法，通过采用温水溶液将含铝废盐充分溶解后，可将铝完全溶解到溶液中，从而电解时能将含铝废盐原料中的铝充分提取回收。通过根据阴极、阳极电解液不同的pH选用不同相对应的电解参数，提高了铝电沉积在阴极和阳极上的效率，使电解液中的铝得到基本全部的沉积出，使含铝废盐中的铝得到充分回收利用，实现了含铝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中含铝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铝废盐的处理方法，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、将含铝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，保证含铝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铝废盐溶液。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铝或者铝含量已经非常少，能够满足排放标准。通过先将不可溶固体分离掉，降低了后续铝回收所产生的干扰，提高回收铝纯度。
S3、将含铝废盐溶液置入电解池中进行电解步骤，以分别根据阴极电解液和阳极电解液不同的pH选用不同相对应的电解参数，使纯铝离子分别电沉积在阴极和阳极上并剩下残液，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。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。阴极室的阴极采用碳素材料。阳极室的阳极采用钛、钛合金、锆和锆合金中的一种。
阴极和阳极电解液采用氟-氯电解质体系，氯盐占电解质质量百分比为30-80%，电解质中氟盐分子比控制在1.1-1.2之间。例如，包括氯化钠、氯化钾、氟化钠、氟化铝等。
在进行电解步骤之前，还包括将阴极和阳极预处理的步骤。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6至9，选用电流密度为200-1200A/m2的恒电流下进行电解，电解时长为5-10分钟；将阳极电解液的pH调整至3至6，选用电流密度为200-1200A/m2的恒电流下进行电解，电解时长为5-10分钟。
S32、将阴极电解液的pH调整至9至12，选用电流密度为300-600A/m2的恒电流下进行电解，电解时长为40-50分钟；将阳极电解液的pH调整至2至3，选用电流密度为300-600A/m2的恒电流下进行电解，电解时长为40-50分钟。
S33、将阴极电解液的pH调整至12以上，选用电流密度为300-600A/m2的恒电流下进行电解，电解时长为100-130分钟；将阳极电解液的pH调整至2以下，选用电流密度为300-600A/m2的恒电流下进行电解，电解时长为100-130分钟。
上述电解反应的温度优选为80-95℃。上述电解步骤通过根据pH值和电解时长对电解过程进行分阶段实施，在电解初期，阳极电解液pH采用2以上，阴极电解液pH采用12以下，采用较大电流密度，以有利于铝离子分别在阴极和阳极沉积，阴极和阳极分别能实现铝溶出量在3-5g/Kg。在稳定沉积阶段，保证阳极电解液的pH调整至2以下，阴极电解液的pH调整至12以上，使铝离子稳定而充足地沉积在阴阳极上。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。在大多数含铝废盐处理试验中，剩下残液已达到含铝量排放标准。
S4、回收电沉积的纯铝离子产物。通过物理剥离方法将电沉积在阴极和阳极上的铝产物进行回收。
S5、将至少部分残液再循环至含铝废盐溶液中。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，通入含铝废盐溶液中。
优选地，含铝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。
上述含铝废盐的处理方法，通过采用温水溶液将含铝废盐充分溶解后，可将铝完全溶解到溶液中，从而电解时能将含铝废盐原料中的铝充分提取回收。通过根据阴极、阳极电解液不同的pH选用不同相对应的电解参数，提高了铝电沉积在阴极和阳极上的效率，使电解液中的铝得到基本全部的沉积出，使含铝废盐中的铝得到充分回收利用，实现了含铝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 (9)
1.一种含铝废盐的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
将含铝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铝废盐溶液；
将所述含铝废盐溶液置入电解池中进行电解步骤，以分别根据阴极电解液和阳极电解液不同的pH选用不同相对应的电解参数，使纯铝离子分别电沉积在阴极和阳极上并剩下残液，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；
回收所述电沉积的纯铝离子产物；以及
将至少部分所述残液再循环至所述含铝废盐溶液中。
2.根据权利要求1所述的含铝废盐的处理方法，其特征在于，所述电解步骤包括：
将阴极电解液的pH调整至6至9，选用电流密度为200-1200A/m2的恒电流下进行电解，电解时长为5-10分钟；
将阴极电解液的pH调整至9至12，选用电流密度为300-600A/m2的恒电流下进行电解，电解时长为40-50分钟；
将阴极电解液的pH调整至12以上，选用电流密度为300-600A/m2的恒电流下进行电解，电解时长为100-130分钟。
3.根据权利要求2所述的含铝废盐的处理方法，其特征在于，所述电解步骤还包括：
将阳极电解液的pH调整至3至6，选用电流密度为200-1200A/m2的恒电流下进行电解，电解时长为5-10分钟；
将阳极电解液的pH调整至2至3，选用电流密度为300-600A/m2的恒电流下进行电解，电解时长为40-50分钟；
将阳极电解液的pH调整至2以下，选用电流密度为300-600A/m2的恒电流下进行电解，电解时长为100-130分钟。
4.根据权利要求1-3任一项所述的含铝废盐的处理方法，其特征在于，所述电解反应的温度为80-95℃。
5.根据权利要求1-4任一项所述的含铝废盐的处理方法，其特征在于，所述阴极室的阴极采用碳素材料；所述阳极室的阳极采用钛、钛合金、锆和锆合金中的一种。
6.根据权利要求1-5任一项所述的含铝废盐的处理方法，其特征在于，阴极和阳极电解液采用氟-氯电解质体系，氯盐占电解质质量百分比为30-80%，电解质中氟盐分子比控制在1.1-1.2之间。
7.根据权利要求1-6任一项所述的含铝废盐的处理方法，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。
8.根据权利要求1-7任一项所述的含铝废盐的处理方法，其特征在于，所述再循环是将剩下残液的80-98%进行再循环。
9.根据权利要求1-8任一项所述的含铝废盐的处理方法，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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| 王树青: "电絮凝中铝的形态结构调控及电絮凝-超滤除氟研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅱ辑》 * |
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