CN111320300A - 一种锌铁酸液的回用方法 - Google Patents

一种锌铁酸液的回用方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于废液回收利用领域，提供了一种锌铁酸液的回用方法，通过在锌铁酸液中加入双氧水或者臭氧，使得双氧水或者臭氧与锌铁酸液中的金属形成芬顿与类芬顿反应，生成OH·，在氧化锌铁酸液中的各类有机物的同时，将锌铁酸液中的低价铁离子氧化为三价铁离子。通过加入氨水调节其pH值，使得三价铁离子生成氢氧化铁，最终沉淀为铁泥。然后采用盐酸溶液对该铁泥进行搅拌洗涤，洗去锌离子，对铁泥纯化，使得铁泥具有一定的回收价值，同时减少了因泥水分离所损失的锌。由上清液和洗涤液组成的回用水满足助镀剂配比回用要求，不用外排。因此，本发明所提供的锌铁酸液的回用方法，既实现了锌的回收利用，又回收了铁泥，一举两得。

Description

一种锌铁酸液的回用方法
技术领域
本发明属于废液回收利用领域，具体涉及一种锌铁酸液的回用方法。
背景技术
镀锌，是指在铁或钢表面铺上金属锌的防锈方法。锌是一种抗腐蚀性颇高的金属，能够把铁隔绝于氧气和水，令铁不能发生生锈所需的化学反应；由于锌的金属活动性比铁高，即使镀上的锌出现破损，锌仍能以牺牲性保护的电化学方式来防止生锈。镀锌的方法主要有热浸镀锌(HDG)、电镀锌(EG)和冷镀锌。
酸洗除锈是镀锌工艺中非常重要的一个工艺环节，能否获得一个良好的待镀工件表面质量，以及在镀锌工艺中如何提高质量、降低消耗，酸洗除锈这一工艺环节都起到一个不可忽视的重要作用，近几年国内镀锌企业发展速度很快，随之带来的环境污染、废液处理、排放问题也越来越突出。
目前针对此类废水方法主药为中和沉淀法，通过加碱的方式将铁、锌反应为难溶解盐，再通过投加聚合氯化铝等絮凝剂实现泥水分离，经过处理后的废水再进入废水处理系统，近一步处理排放。该方法采用投加碱的方式，将酸液中的铁、锌一次性沉降，不仅碱的消耗量较大，且会产生大量的含铁、锌及其它杂质的铁泥，并不能有效的回用，且经处理后的锌铁酸液还需后续工艺处理，才能够达标排放，增加的后续的处理负担及成本。
目前关于锌铁酸液的回用，主要问题在于锌铁酸液中过多的铁离子影响其使用。因为热镀锌采用的助镀剂对铁含量的要求较为严格，助镀剂中铁原子的浓度大于其在锌液中的最大溶解度(0.03％)时，将会产生出比铁盐重很多倍的锌渣，导致锌耗增加，镀层质量变差。产生上述现象的主要原因为2Fen++nZn＝nZn2++2Fe，其中一份的铁会与20～50份锌液发生反应，形成锌渣(主要成分为FeZn13)。同时这个形成锌渣的过程加剧了铁锌间的合金反应，会使镀层与镀件基体的附着性降低。因此，必须严格控制助镀剂中铁的浓度，一般控制助镀剂中铁的浓度低于1g/L。
发明内容
本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种锌铁酸液的回用方法，经过处理后的锌铁酸液再次配比为助镀剂回用，不外排。
本发明提供了一种锌铁酸液的回用方法，具有这样的特征，包括以下步骤：步骤1，按照氧化剂与锌铁酸液中总铁量的摩尔比为1.5:1～5:1，向锌铁酸液中加入氧化剂进行氧化反应一段时间，得到氧化的锌铁酸液；步骤2，向氧化的锌铁酸液中加入氨水，调节pH至3.1～5.7，反应一段时间后再沉降，得到沉淀的铁泥及上清液；步骤3，将铁泥用pH值为3.1～5.7的盐酸溶液洗涤，得到纯化铁泥和洗涤液，其中，氧化剂为双氧水或者臭氧。
在本发明提供的锌铁酸液的回用方法中，还可以具有这样的特征：其中，氧化反应在氧化池中进行，氧化反应时间为35min～300min。
在本发明提供的锌铁酸液的回用方法中，还可以具有这样的特征：其中，双氧水的质量浓度为10％～50％。
在本发明提供的锌铁酸液的回用方法中，还可以具有这样的特征：其中，步骤2在沉降池中进行，反应30min，沉降120min，沉降结束后让上清液进入回用水池。
在本发明提供的锌铁酸液的回用方法中，还可以具有这样的特征：其中，步骤3在盛有盐酸溶液的纯化池中进行，按照盐酸溶液与铁泥的重量比为0.1：1～1.5：1，将铁泥送入纯化池中洗涤搅拌洗涤30min后过滤，得到纯化铁泥与洗涤液，该洗涤液进入回用水池。
在本发明提供的锌铁酸液的回用方法中，还可以具有这样的特征：其中，盐酸溶液的浓度为2×10-6mol/L～8×10-4mol/L。
在本发明提供的锌铁酸液的回用方法中，还可以具有这样的特征：其中，回用水池中的回用水的pH值小于5.5，回用水中的总铁浓度小于0.1g/L。
在本发明提供的锌铁酸液的回用方法中，还可以具有这样的特征：其中，氨水的质量浓度为20％～28％。
在本发明提供的锌铁酸液的回用方法中，还可以具有这样的特征，还包括预处理步骤：其中，锌铁酸液进入均质池混匀，充分混合使得水质情况稳定后再进行氧化反应。
发明的作用与效果
本发明提供了一种锌铁酸液的回用方法，通过在锌铁酸液中加入双氧水或者臭氧，使得双氧水或者臭氧与锌铁酸液中的金属形成芬顿与类芬顿反应，生成OH·，在氧化原本锌铁酸液中的各类有机物的同时，将锌铁酸液中的低价铁离子，氧化为三价铁离子。经过高级氧化后的锌铁酸液，通过加入氨水调节其pH值，使得三价铁离子生成氢氧化铁，最终沉淀为铁泥。然后采用盐酸溶液对该铁泥进行搅拌洗涤，洗去吸附于铁泥上的锌离子，同时稀释了铁泥所含水量中的锌离子，近一步对铁泥纯化，使得铁泥具有一定的回收价值，同时减少了因泥水分离所损失的锌。
另外，经过高级氧化后的锌铁酸液，各类有机物被降解，锌铁酸液中的杂质减少，从而使得沉淀铁泥时得到的上清液和盐酸洗涤铁泥纯化铁泥的过程中得到的上清液中的杂质减少。因此回用水池中由上清液和洗涤液组成的回用水不仅pH值小于5.5，总铁浓度最小可达到0.02g/L，最高为0.07g/L，均低于1g/L，满足助镀剂配比回用要求，并且由于有机物减少，出水清澈，避免了镀锌时有机物的影响。
氧化剂与锌铁酸液中总铁量的摩尔比为1.5:1～5:1，加入了足量的氧化剂，保证降解有机污染物的同时将所有二价铁离子氧化成三价铁离子，这样在加入氨水调节pH至3.1～5.7时，铁离子全部生成氢氧化铁沉淀。同时，产生氢氧化锌沉淀需要的pH值大约为8，因此在该pH体系下锌离子不会形成沉淀，所以实现了锌铁分离。
洗涤铁泥的目的是洗脱锌离子，而盐酸溶液的pH值为3.1～5.7，此pH体系下，氢氧化铁沉淀不与盐酸反应，锌离子不沉淀，能够达到洗涤的目的。一方面铁泥本身会吸附部分锌离子，另一方面铁泥中的水分里含有大量的锌离子，通过采用不含锌的盐酸溶液将水分稀释之后，锌离子进入盐酸溶液，可以使得铁泥所带走水分中的锌离子浓度下降。
因此，本发明所提供的锌铁酸液的回用方法，对镀锌厂产生的废液锌铁酸液处理后，既实现了锌的回收利用，又回收了铁泥，带来额外创收，一举两得。整个过程工艺简单，原料来源广泛，无外排，经济环保，适用于大规模工业推广。
附图说明
图1是本发明的实施例中的流程示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下结合实施例及附图对本发明一种锌铁酸液的回用方法作具体阐述。
如无特殊说明，以下实施例中所用到的各原料均为市售产品，所用到的各设备均为市售常规设备。
图1是本发明的实施例中的流程示意图。
由图1可知，本发明提供的一种锌铁酸液的回用方法，具体包括以下步骤：
步骤S0，预处理步骤：将锌铁酸液收集进均质池混匀，充分混合使得水质情况稳定后再进行下一步氧化反应。
步骤1，按照氧化剂与锌铁酸液中总铁量的摩尔比为1.5:1～5:1，向锌铁酸液中加入氧化剂进行氧化反应一段时间，得到氧化的锌铁酸液。
具体操作为：将预混合均匀的稳定的锌铁酸液送入氧化池中，按照氧化剂与锌铁酸液中总铁量的摩尔比为1.5:1～5:1，通过自控阀门自动控制加药的方式加入氧化剂，加入完毕后，氧化反应35min～300min。氧化剂为质量浓度为10％～50％的双氧水或者臭氧。
步骤2，向氧化的锌铁酸液中加入氨水，调节pH至3.1～5.7，反应一段时间后再沉降，得到沉淀的铁泥及上清液。
具体操作为：将经过氧化的锌铁酸液送入沉降池，投加质量浓度为20％～28％的氨水，通过自控阀门自动控制加入量，调节pH至3.1～5.7，反应30min、沉降120min，得到沉淀的铁泥及上清液，上清液进入回用水池。
步骤3，将铁泥用盐酸洗涤，得到纯化铁泥和洗涤液。
具体操作为：将沉降池所产生的铁泥送入纯化池，纯化池中盛有浓度为2×10-6～8×10-4mol/L、pH值为3.1～5.7的盐酸溶液，按照盐酸溶液与铁泥的重量比为0.1：1～1.5：1，将铁泥送入纯化池中洗涤搅拌洗涤30min后过滤，得到纯化铁泥与洗涤液，洗涤液进入回用水池。通过洗涤，将吸附于铁泥沉淀上的锌洗脱，且将铁泥中所含有的含锌液近一步稀释，减少因铁泥脱水而带走的含锌量，从而实现铁泥的纯化。所得到的纯化铁泥可作为炼钢、制备水处理材料等运途进一步回用，也可直接进行售卖。
回用水池中的上清液和洗涤液组成了回用水，该回用水的pH值小于5.5，总铁浓度小于0.1g/L，出水清澈。由于含铁量低于1g/L，所以满足助镀剂配比回用要求。
<实施例1>
某镀锌厂产生的锌铁酸液情况如下：10立方米每天，pH为0.1，总铁浓度为56g/L，锌浓度为9g/L。
该锌铁酸液回用的具体步骤为：
步骤S0：将锌铁酸液收集进入均质池混匀，充分混合使得水质情况保持稳定。
步骤1：将均质池的锌铁酸液送入氧化池，开启加药罐，通过自控阀门自动控制质量浓度为10％的双氧水从加药罐自流至氧化池中进行氧化，双氧水与总铁含量的摩尔比例为4：1，流速控制在0.2m3/h。加药结束氧化反应时间为130min。
步骤2：氧化反应结束后，将经过氧化的锌铁酸液送入初沉池，投加质量浓度为20％的氨水，通过自控阀门自动控制加药，调节pH至3.1～5.7，反应30min、沉降120min，得到沉降的铁泥及上清液，上清液进入回用水池。
步骤3：将初沉池所产生的铁泥送入纯化池，纯化池中盛有浓度为2×10-6mol/L的盐酸溶液。盐酸溶液与污泥的重量比0.1：1，搅拌洗涤30min后过滤，洗涤液进入回用水池，纯化铁泥外运售卖。
回用水池中的上清液和洗涤液组成了回用水，该回用水的pH值小于5.5，总铁浓度为0.07g/L，出水清澈。由于含铁量低于1g/L，满足助镀剂配比回用要求。通过对回用水含锌量测定后，再次配比为助镀剂回用，不外排。
<实施例2>
某镀锌厂产生的锌铁酸液情况如下：40立方米每天，pH为1，总铁浓度为34g/L，锌浓度为5g/L。
该锌铁酸液回用的具体步骤为：
步骤S0：将锌铁酸液收集进入均质池混匀，充分混合使得水质情况保持稳定。
步骤1：将均质池的锌铁酸液送入氧化池，开启加药罐，通过自控阀门自动控制质量浓度为35％的双氧水从加药罐自流至氧化池中进行氧化，双氧水与总铁含量的摩尔比例为3：1，流速控制在0.2m3/h。加药结束氧化反应时间为90min。
步骤2：氧化反应结束后，将经过氧化的锌铁酸液送入初沉池，投加质量浓度为24％的氨水，通过自控阀门自动控制加药，调节pH至3.1～5.7，反应30min、沉降120min，得到沉降的铁泥及上清液，上清液进入回用水池。
步骤3：将初沉池所产生的铁泥送入纯化池，的纯化池中盛有浓度为5×10-4mol/L的盐酸溶液。盐酸溶液与铁泥的重量比为0.5：1，搅拌洗涤30min后过滤，洗涤液进入回用水池，经搅拌洗涤后的纯化铁泥外运售卖。
回用水池中的上清液和洗涤液组成了回用水，该回用水的pH值小于5.5，总铁浓度为0.03g/L，出水清澈。由于含铁量低于1g/L，满足助镀剂配比回用要求。通过对回用水含锌量测定后，再次配比为助镀剂回用，不外排。
<实施例3>
某镀锌厂产生的锌铁酸液情况如下：30立方米每天，pH为1，总铁浓度为19g/L，锌浓度为8g/L。
该锌铁酸液回用的具体步骤为：
步骤S0：将锌铁酸液收集进入均质池混匀，充分混合使得水质情况保持稳定。
步骤1：将均质池的锌铁酸液送入氧化池，开启加药罐，通过自控阀门自动控制质量浓度为50％的双氧水从加药罐自流至氧化池中进行氧化，双氧水与总铁含量的摩尔比例为2.5：1，流速控制在0.3m3/h。加药结束氧化反应时间为80min。
步骤2：氧化反应结束后，将经过氧化的锌铁酸液送入初沉池，投加质量浓度为28％的氨水，通过自控阀门自动控制加药，调节pH至3.1～5.7，反应30min、沉降120min，得到沉降的铁泥及上清液，上清液进入回用水池。
步骤3：将初沉池所产生的铁泥送入纯化池，的纯化池中盛有浓度为8×10-4mol/L的盐酸溶液，盐酸溶液与铁泥的重量比为1：1，搅拌洗涤30min后过滤，洗涤液进入回用水池，纯化铁泥进行外运售卖。
回用水池中的上清液和洗涤液组成了回用水，该回用水的pH值小于5.5，总铁浓度为0.02g/L，出水清澈。由于含铁量低于1g/L，满足助镀剂配比回用要求。通过对回用水含锌量测定后，再次配比为助镀剂回用，不外排。
实施例的作用与效果
本发明的实施例提供了一种锌铁酸液的回用方法，通过在锌铁酸液中加入双氧水或者臭氧，使得双氧水或者臭氧与锌铁酸液中的金属形成芬顿与类芬顿反应，生成OH·，在氧化原本锌铁酸液中的各类有机物的同时，将锌铁酸液中的低价铁离子，氧化为三价铁离子。经过高级氧化后的锌铁酸液，通过加入氨水调节其pH值，使得三价铁离子生成氢氧化铁，最终沉淀为铁泥。然后采用盐酸溶液对该铁泥进行搅拌洗涤，洗去吸附于铁泥的锌离子，同时稀释了铁泥所含水量中的锌离子，近一步对铁泥纯化，使得铁泥具有一定的回收价值，同时减少了因泥水分离所损失的锌。
另外，经过高级氧化后的锌铁酸液，各类有机物被降解，锌铁酸液中的杂质减少，从而使得沉淀铁泥时得到的上清液和盐酸洗涤铁泥纯化铁泥的过程中得到的上清液中的杂质减少。因此回用水池中由上清液和洗涤液组成的回用水不仅pH值小于5.5，总铁浓度最小可达到0.02g/L，最高为0.07g/L，均低于1g/L，满足助镀剂配比回用要求，并且由于有机物减少，出水清澈，避免了镀锌时有机物的影响。
氧化剂与锌铁酸液中总铁量的摩尔比为1.5:1～5:1，加入了足量的氧化剂，保证降解有机污染物的同时将所有二价铁离子氧化成三价铁离子，这样在加入氨水调节pH至3.1～5.7时，铁离子全部生成氢氧化铁沉淀。同时，产生氢氧化锌沉淀需要的pH值大约为8，因此在该pH体系下锌离子不会形成沉淀，所以实现了锌铁分离。
将铁泥加入纯化池中搅拌洗涤的目的是洗脱锌离子。纯化池中盛有浓度为2×10-6～8×10-4mol/L的盐酸溶液，而此浓度下的盐酸溶液的pH值为3.1～5.7，此pH体系下，氢氧化铁沉淀不与盐酸反应，锌离子不沉淀，能够达到洗涤的目的。一方面铁泥本身会吸附部分锌离子，另一方面铁泥中的水分里含有大量的锌离子，通过采用不含锌的盐酸溶液将水分稀释之后，锌离子进入盐酸溶液，可以使得铁泥所带走水分中的锌离子浓度下降。此外，因洗涤过程中，有搅拌，会将部分物理吸附的锌离子，在这种低锌水的条件下再次释放。
另外，盐酸溶液与铁泥的重量比为0.1：1～1.5：1，这样保证了锌离子能够被充分洗脱。
此外，预处理步骤将锌铁酸液收集进均质池混匀，充分混合能够使得水质情况稳定，有利于氧化反应的充分进行。
因此，本发明的实施例所提供的锌铁酸液的回用方法，对镀锌厂产生的废液锌铁酸液处理后，既实现了锌的回收利用，又回收了铁泥，带来额外创收，一举两得。整个过程工艺简单，原料来源广泛，无外排，经济环保，适用于大规模工业推广。
上述实施方式为本发明的优选案例，并不用来限制本发明的保护范围。
在本发明的实施例中，氧化剂选用双氧水，双氧水与锌铁酸液中总铁量的摩尔比为1.5:1～5:1，在实际应用中，氧化剂选用臭氧，臭氧与锌铁酸液中总铁量的摩尔比为1.5:1～5:1时，能够达到同样的技术效果。

Claims (9)

1.一种锌铁酸液的回用方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，按照氧化剂与锌铁酸液中总铁量的摩尔比为1.5:1～5:1，向所述锌铁酸液中加入所述氧化剂进行氧化反应一段时间，得到氧化的锌铁酸液；
步骤2，向氧化的锌铁酸液中加入氨水，调节pH至3.1～5.7，反应一段时间后再沉降，得到沉淀的铁泥及上清液；
步骤3，将所述铁泥用pH值为3.1～5.7的盐酸溶液洗涤，得到纯化铁泥和洗涤液，
其中，所述氧化剂为双氧水或者臭氧。
2.根据权利要求1所述的锌铁酸液的回用方法，其特征在于：
其中，步骤1在氧化池中进行，氧化反应时间为35min～300min。
3.根据权利要求1所述的锌铁酸液的回用方法，其特征在于：
其中，所述双氧水的质量浓度为10％～50％。
4.根据权利要求1所述的锌铁酸液的回用方法，其特征在于：
其中，步骤2在沉降池中进行，反应30min，沉降120min，沉降结束后让所述上清液进入回用水池。
5.根据权利要求4所述的锌铁酸液的回用方法，其特征在于：
其中，步骤3在盛有所述盐酸溶液的纯化池中进行，按照所述盐酸溶液与所述铁泥的重量比为0.1：1～1.5：1，将所述铁泥送入所述纯化池中洗涤搅拌洗涤30min后过滤，得到所述纯化铁泥与所述洗涤液，该洗涤液进入所述回用水池。
6.根据权利要求5所述的锌铁酸液的回用方法，其特征在于：
其中，所述盐酸溶液的浓度为2×10-6mol/L～8×10-4mol/L。
7.根据权利要求5所述的锌铁酸液的回用方法，其特征在于：
其中，所述回用水池中的回用水的pH值小于5.5，所述回用水中的总铁浓度小于0.1g/L。
8.根据权利要求1所述的锌铁酸液的回用方法，其特征在于：
其中，步骤2中，所述氨水的质量浓度为20％～28％。
9.根据权利要求1所述的锌铁酸液的回用方法，其特征在于，还包括：
预处理步骤，其中，所述锌铁酸液进入均质池混匀，充分混合使得水质情况稳定后再进行所述氧化反应。
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