CN111018192A - 一种使用硫化钠固体沉淀亚铁溶液中重金属离子制取高纯亚铁的方法 - Google Patents

一种使用硫化钠固体沉淀亚铁溶液中重金属离子制取高纯亚铁的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种使用硫化钠固体沉淀亚铁溶液中重金属离子制取高纯亚铁的方法，向含铁废液中加入铁粉或者铁皮，还原三价铁离子，调节溶液pH值为1‑3，过滤得到高浓度亚铁溶液A，向过滤后的溶液A中加入适量的水进行稀释，得到亚铁溶液质量百分比浓度为8‑12wt％的溶液B，将溶液B升温后，加入8‑10倍重金属离子当量的硫化钠固体，在搅拌釜中充分搅拌，使用滤袋过滤得到滤渣C和目标产品滤液D。利用本发明的方法不仅能回收再生生产高纯度亚铁产品并应用于食品、化妆品、医疗等领域，还能减少危废产生，同时可大大减少硫离子和亚铁离子反应(亚铁离子损失率为0.5‑1％)，不仅能减少反应所产生的污泥量，还能保留可利用的亚铁离子，提高经济效益，大大降低成本。

Description

一种使用硫化钠固体沉淀亚铁溶液中重金属离子制取高纯亚 铁的方法
技术领域
本发明涉及金属废液回收处理技术领域，尤其涉及一种使用硫化钠固体沉淀亚铁溶液中重金属离子制取高纯亚铁的方法。
背景技术
本发明属于铁盐净水技术领域，准确地说是利用工业酸洗废酸、废三氯化铁蚀刻液等废液通过氧化还原、硫化钠沉淀除杂等步骤提纯，回收再生生产高纯度的产品并应用于食品、化妆品、医疗等领域，还能减少危废产生，提高经济效益。亚铁盐是一种重要的化工原料，主要用于制铁盐、氧化铁颜料、媒染剂、净水剂、防腐剂、消毒剂等，医药上作抗贫血药。高纯度的亚铁盐主要是通过高纯铁皮和酸直接反应制备或者通过多步重结晶制备。然而，铁与酸反应会生产氢气，多步重结晶生产麻烦，这就决定了一般工艺具有一定的危险性且后续处理繁琐，不利于大量生产。因此，将工业酸洗废酸、废三氯化铁蚀刻液等废液通过氧化还原、硫化钠沉淀除杂等步骤提纯制备高纯亚铁溶液作为化工原料，将减少危废产生，提高经济效益，有利于优化能源、资源结构，具有重要的意义。
目前，工业酸洗废酸、废三氯化铁蚀刻液等废液的除杂，一般是加入铁粉调酸后利用液碱等调节溶液pH，进行重金属沉淀，而对钢铁酸洗废液的回收一般是采用蒸发结晶，生成再生酸和亚铁固体，再对亚铁进行重结晶提纯。但是，现有工艺存在多种问题，如氢气等易燃易爆气体产生，产生污泥量大，且由于氢氧化物溶度积的原因，会发生重金属沉淀不完全，重金属富集化等问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种使用硫化钠固体沉淀亚铁溶液中重金属离子制取高纯亚铁的方法。
为解决以上技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种使用硫化钠固体沉淀亚铁溶液中重金属离子制取高纯亚铁的方法，向含铁废液中加入铁粉或者铁皮，还原三价铁离子，调节溶液pH值为1-3，过滤得到高浓度亚铁溶液A，向过滤后的溶液A中加入适量的水进行稀释，得到亚铁溶液质量百分比浓度为8-12wt％的溶液B，将溶液B升温后，加入8-10倍重金属离子当量的硫化钠固体，在搅拌釜中充分搅拌，使用滤袋过滤得到滤渣C和目标产品滤液D。
优选的，所述溶液B升温后的温度为30-50℃，更优选的，所述溶液B升温后的温度为30℃。
优选的，所述搅拌时间为30-60min；更优选的，所述搅拌时间为60min。
优选的，所述调节溶液pH值为1-2。
具体的，在本发明的一个优选实施方式中，包括向含铁废液加入足量的铁粉，进行耗酸，控制pH值至1.3，反应结束后过滤得到滤液A；加入自来水至滤液A，稀释亚铁离子质量浓度于8％，得到溶液B；加热溶液B，控制温度至30℃；投放重金属含量8倍当量的工业硫化钠固体至溶液B中，充分搅拌60min；过滤得到滤渣C和滤液D，滤渣C作为危废处理，滤液D则用作高纯产品或原料。
综上所述，运用本发明的技术方案，具有如下有益效果：本发明利用工业酸洗废酸、废三氯化铁蚀刻液等废液通过氧化还原、硫化钠沉淀除杂等步骤提纯，不仅能回收再生生产高纯度亚铁产品并应用于食品、化妆品、医疗等领域，还能减少危废产生，本发明的条件选择可大大减少硫离子和亚铁离子反应(亚铁离子损失率为0.5-1％)，不仅能减少反应所产生的污泥量，还能保留可利用的亚铁离子，提高经济效益，大大降低成本。
附图说明
图1为本发明实施例的工艺流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，但不构成对本发明保护范围的限制。
参见图1，本发明提供了一种使用硫化钠固体沉淀亚铁溶液中重金属离子制取高纯亚铁的方法含铁废液(如工业酸洗废盐酸废硫酸、废三氯化铁蚀刻液等)通过加铁粉铁皮进行预处理耗酸、还原三价铁离子，调节溶液pH值后，过滤得到高浓度亚铁溶液滤液A，加入适量的自来水对滤液A得到合适亚铁浓度的溶液B，加热升温至30-50℃后，加入8-10倍重金属离子当量工业硫化钠固体，在搅拌釜中充分搅拌30-60min，使用滤袋过滤得到滤渣C和目标产品滤液D。
同时，亚铁溶液质量百分比浓度为8-12wt％，溶液pH值为1-3，对于超出这一范围的溶液需做预处理，如加铁粉调酸，还原三价铁离子以及加水稀释至合适浓度。
本发明同时沉淀提纯的原理如下：
沉淀提纯采用硫化钠与重金属离子反应，生成溶度积低的沉淀物：
S2-+Zn2+→ZnS
S2-+Ni2+→NiS
S2-+Cu2+→CuS
S2-+Pb2+→PbS
S2-+Hg2+→HgS
S2-+Cd2+→CdS
本发明利用工业酸洗废酸、废三氯化铁蚀刻液等废液通过氧化还原、硫化钠沉淀除杂等步骤提纯，不仅能回收再生生产高纯度亚铁产品并应用于食品、化妆品、医疗等领域，还能减少危废产生，本发明的条件选择可大大减少硫离子和亚铁离子反应(亚铁离子损失率为0.5-1％)，不仅能减少反应所产生的污泥量，还能保留可利用的亚铁离子，提高经济效益，大大降低成本。
下面将结合具体实施例对本发明的方案进行详细说明
实施例1
硬质合金浸出回收铜后废液处理
本实施例中待处理废液为硬质合金浸出液回收铜后废液，溶液中w(Fe2+)：16.87％；Cu：81.5mg/L；Ni：153.6mg/L；Zn：4095.1mg/L；Cd：28.6ppm；酸度(以HCl计)：0.8％；将该溶液加入足量的铁粉进行耗酸，控制pH值至2，反应结束后过滤得到滤液A；加入自来水至滤液A，稀释亚铁离子质量浓度于12％，得到溶液B；加热溶液B，控制温度至50℃；投放重金属含量10倍当量的工业硫化钠固体至溶液B中，充分搅拌30min；过滤得到滤渣C和滤液D，滤渣C作为危废处理，滤液D则可以用作高纯产品或原料。
通过实施上述步骤，滤液D中w(Fe2+)：11.89％；Cu：1.3mg/L；Ni：未检出；Zn：2.7mg/L；Cd：0.02ppm，亚铁离子损失率为0.92％。
实施例2
铁系含镍蚀刻废液处理
本实施例中待处理废液为铁系含镍蚀刻废液，溶液中w(Fe3+)：9.74％；Cu：121.6mg/L；Ni：4230.2mg/L；Zn：653.2mg/L；Pb：38.9ppm；Cd：19.4ppm；酸度(以HCl计)：1.3％；将该溶液加入足量的铁粉，还原Fe3+并进行耗酸，控制pH值至1.2，反应结束后过滤得到滤液A；加入自来水至滤液A，稀释亚铁离子质量浓度于10％，得到溶液B；加热溶液B，控制温度至40℃；投放重金属含量8倍当量的工业硫化钠固体至溶液B中，充分搅拌60min；过滤得到滤渣C和滤液D，滤渣C作为危废处理，滤液D则可以用作高纯产品或原料。
通过实施上述步骤，滤液D中w(Fe2+)：9.92％；Cu：1.6mg/L；Ni：未检出；Zn：3.4mg/L；Pb：未检出；Cd：0.004ppm，亚铁离子损失率为0.80％。
实施例3
混合硫酸亚铁废液处理
本实施例中待处理废液为被含多种重金属离子的硫酸亚铁废液，溶液中w(Fe2+)：8.14％；Cu：636.3mg/L；Ni：2314.1mg/L；Zn：1447.2mg/L；Pb：77.7ppm；Hg：16.7ppm；Cd：26.7ppm；酸度(以HCl计)：0.5％；将该溶液加入足量的铁粉，进行耗酸，控制pH值至1.3，反应结束后过滤得到滤液A；加入自来水至滤液A，稀释亚铁离子质量浓度于8％，得到溶液B；加热溶液B，控制温度至30℃；投放重金属含量8倍当量的工业硫化钠固体至溶液B中，充分搅拌60min；过滤得到滤渣C和滤液D，滤渣C作为危废处理，滤液D则可以用作高纯产品或原料。
通过实施上述步骤，滤液D中w(Fe2+)：7.96％；Cu：0.7mg/L；Ni：未检出；Zn：5.6mg/L；Pb：0.043ppm；Hg：未检出；Cd：0.012ppm，亚铁离子损失率为0.50％。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种使用硫化钠固体沉淀亚铁溶液中重金属离子制取高纯亚铁的方法，其特征在于：向含铁废液中加入铁粉或者铁皮，还原三价铁离子，调节溶液pH值为1-3，过滤得到高浓度亚铁溶液A，向过滤后的溶液A中加入适量的水进行稀释，得到亚铁溶液质量百分比浓度为8-12wt％的溶液B，将溶液B升温后，加入8-10倍重金属离子当量的硫化钠固体，在搅拌釜中充分搅拌，使用滤袋过滤得到滤渣C和目标产品滤液D。
2.如权利要求1所述的一种使用硫化钠固体沉淀亚铁溶液中重金属离子制取高纯亚铁的方法，其特征在于：所述溶液B升温后的温度为30-50℃。
3.如权利要求1所述的一种使用硫化钠固体沉淀亚铁溶液中重金属离子制取高纯亚铁的方法，其特征在于：所述溶液B升温后的温度为30℃。
4.如权利要求1所述的一种使用硫化钠固体沉淀亚铁溶液中重金属离子制取高纯亚铁的方法，其特征在于：所述搅拌时间为30-60min。
5.如权利要求1所述的一种使用硫化钠固体沉淀亚铁溶液中重金属离子制取高纯亚铁的方法，其特征在于：所述搅拌时间为60min。
6.如权利要求1所述的一种使用硫化钠固体沉淀亚铁溶液中重金属离子制取高纯亚铁的方法，其特征在于：所述调节溶液pH值为1-2。
7.如权利要求1所述的一种使用硫化钠固体沉淀亚铁溶液中重金属离子制取高纯亚铁的方法，其特征在于：还包括向含铁废液加入足量的铁粉，进行耗酸，控制pH值至1.3，反应结束后过滤得到滤液A；加入自来水至滤液A，稀释亚铁离子质量浓度于8％，得到溶液B；加热溶液B，控制温度至30℃；投放重金属含量8倍当量的工业硫化钠固体至溶液B中，充分搅拌60min；过滤得到滤渣C和滤液D，滤渣C作为危废处理，滤液D则用作高纯产品或原料。
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