CN115010293A - 一种处理含重金属离子混合废酸中有用成分的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及环境污染治理领域，具体是一种处理含重金属离子混合废酸中有用成分的方法，将含重金属离子混合废酸过滤去除颗粒杂质，同时将氯化钙、氢氧化钠和氧化钙固体分别在水中溶解配成溶液，并过滤去除其溶液中的固体杂质，分别制备氯化钙、氢氧化钠和氧化钙溶液。取一定量的氯化钙、氢氧化钠和氧化钙溶液加入到含重金属离子混合废酸中，分别控制化钙、氢氧化钠和氧化钙溶液的投加量，混合溶液经分步搅拌反应、沉淀、过滤后得到氟化钙、氢氧化铜、硫酸钙固体，且使含重金属离子的混合废酸得到净化，最终的滤液进入废水处理系统，实现达标排放；本发明可实现重金属离子混合废酸的中有用组分高效回收利用，成本较低。
Description
技术领域
本发明涉及环境污染治理领域，具体是一种处理含重金属离子混合废酸中有用成分的方法。
背景技术
电子产品清洗、半导体器件蚀刻、光伏发电片表面处理、不锈钢或合金材料表面处理的过程，是氢氟酸与其它强酸的混合酸把被处理工件进行化学反应的过程，此时产生含重金属离子混合废酸。
产废工厂或危废处置单位对此类废酸的处理方式一般都是酸碱中和处理，pH值达标后，把固体物沉淀下来，成为一般固废。最常用的碱就是石灰(CaO)或消石灰(Ca(HO)2)，成本低、固废易处理、废水容易达标。
但是用碱中和处理含重金属离子混合废酸，只是单纯地处理了危废物，却忽视了废酸中氟和重金属资源的价值，废酸处理成本较高，而且不符合资源综合利用和发展循环经济的国家政策。
因此，针对上述问题提出一种处理含重金属离子混合废酸中有用成分的方法。
发明内容
为了弥补现有技术的不足，解决上述中至少一个问题，本发明提出一种处理含重金属离子混合废酸中有用成分的方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明所述的一种处理含重金属离子混合废酸中有用成分的方法，包括以下步骤：
步骤1：对含重金属离子混合废酸进行过滤，以去除其中含有的固体颗粒杂质；
步骤2：将氯化钙溶解于水中，配成氯化钙溶液，然后过滤去除不溶性固体；
步骤3：将步骤2制得的氯化钙溶液加入步骤1获得的混合废酸中，控制氯化钙溶液的投加量，进行搅拌，反应0.5～1h，得到第一反应体系；
步骤4：将步骤3的第一反应体系进行沉淀，促使固液分层，氟化钙产物沉淀在底部，沉淀时间为30～60min，得到第二反应体系；
步骤5：对第二反应体系进行过滤，得到滤液和滤渣，对滤渣进行干燥，得到氟化钙产物；
步骤6：将氢氧化钠溶解于水中，配成氢氧化钠溶液，然后过滤去除不溶性固体；
步骤7：将步骤6制得的氢氧化钠溶液加入步骤5获得的滤液中，控制氢氧化钠溶液的投加量，进行搅拌，控制pH值为5.6左右，反应0.5～1h，反应生成氢氧化铜沉淀物，得到第三反应体系；
步骤8：对第三反应体系进行过滤，得到滤液和滤渣，对滤渣进行干燥，得到氢氧化铜产物；
步骤9：将氧化钙溶解于水中，配成氧化钙溶液，然后过滤去除不溶性固体；
步骤10：将步骤9制得的氧化钙溶液加入步骤8获得的滤液中，控制氧化钙溶液的投加量，进行搅拌，控制pH值为9.0左右，反应0.5～1h，反应生成硫酸钙沉淀物，得到第四反应体系；
步骤11：对第四反应体系进行过滤，得到滤液和滤渣，对滤渣进行干燥，得到硫酸钙产物，滤液进入废水处理系统，经处理后达标排放。
优选的，步骤1的过滤采用真空抽滤的方法，其中真空压力为0.05Mpa，过滤时采用快速定量滤纸，孔径为100-120μm。
优选的，步骤1中，所述氯化钙的纯度为90-92％，氯化钙溶液的浓度为2mol/L。
优选的，步骤3中，CaCl2和HF摩尔比为0.25～0.5:1。
优选的，步骤5中：对第二反应体系进行真空过滤，真空度为0.05-0.06MPa，得到滤液和滤渣，在105-110℃条件对滤渣进行干燥2-3h，得到氟化钙产物；抽滤时采用快速定量滤纸，孔径为30-50μm；
优选的，在步骤3、步骤7和步骤9中的反应体系中，分别加入诱导氟化钙、氢氧化铜和硫酸钙沉淀结晶长大的前驱体。
优选的，在步骤3的反应体系中，加入粒度为100目左右的萤石矿作为诱导氟化钙沉淀结晶长大的前驱体。
优选的，在步骤7中的反应体系中，加入粒度为100目左右硫酸铜作为诱导氢氧化铜沉淀结晶长大的前驱体。
优选的，在步骤9中的反应体系中，加入粒度为100目左右石膏粉作为诱导硫酸钙沉淀结晶长大的前驱体。
本发明的有益之处在于：
1.本发明将可溶性的CaCl2配成溶液，然后加入到含有氢氟酸的混合废酸中并与HF反应，得到纯度高于97wt.％的CaF2产品，同时采用加入粒度为100目左右的萤石矿作为诱导氟化钙沉淀结晶长大的前驱体，有利于CaF2产品的分离与回收；
2.本发明向回收氟化钙后的滤液中加入氢氧化钠，得到Cu(OH)2含量高于98wt.％的氢氧化铜产品；
3.本发明向回收氢氧化铜后的滤液中加入氧化钙，得到CaSO4含量高于90wt.％的硫酸钙产品；
4.本发明的处理含重金属离子混合废酸的技术，在治理混合废酸的同时，得到具有较高利用价值的CaF2、Cu(OH)2和CaSO4产品，且工艺流程简单，没有二次污染，具有良好的推广应用价值。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是本发明工艺流程图。
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，显然，所描述的实施例仅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它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1所示，一种处理含重金属离子混合废酸中有用成分的方法，包括以下步骤：
步骤一：取200ml含重金属离子混合废酸，其中氢氟酸含量为15wt.％、硫酸含量为11wt.％、铜离子含量500mg/L，抽滤去除固体颗粒杂质，其中真空压力为0.05Mpa，过滤时采用快速定量滤纸，孔径为100-120μm；
步骤二：将一定量纯度为95％的氯化钙溶解，配成浓度为2mol/L的氯化钙溶液，并抽滤去除不溶性固体，其中真空压力为0.05Mpa，过滤时采用快速定量滤纸，孔径为120μm；
步骤三：取375ml步骤二中的氯化钙溶液，并将其加入到步骤1中的重金属离子混合废酸中，搅拌0.5h，生产氟化钙沉淀；
步骤四：在室温(20±5℃)下将步骤三中的溶液进行静置沉淀，时间60min；
步骤五：对步骤四中的混合物进行真空(真空度0.05MPa)过滤，采用快速定量滤纸，孔径为80μm。并将得到的固体在105℃温度下干燥3h，得到氟化钙固体；
步骤六：向步骤五中的滤液中加入浓度为10mol/L的氢氧化钠溶液151.6ml，将溶液的pH调节置5.6左右，搅拌0.5h，生成氢氧化铜沉淀；
步骤七：将步骤六中的溶液进行静置沉淀，时间60min；
步骤八：对步骤七中的混合物进行真空(真空度0.05MPa)过滤，采用快速定量滤纸，孔径为100μm；并将得到的固体在105℃温度下干燥3h，得到氢氧化铜固体；
步骤九：将一定量纯度为90％的氧化钙溶解，配成浓度为1mol/L的氧化钙溶液，并抽滤去除不溶性固体，其中真空压力为0.05Mpa，过滤时采用快速定量滤纸，孔径为120μm；
步骤十：向步骤八中的滤液中加入浓度为1mol/L的氧化钙溶液225ml，将溶液的pH调节置10左右，搅拌0.5h，生成硫酸钙沉淀；
步骤十一：将步骤十中的溶液进行静置沉淀，时间60min；
步骤十二：对步骤十一中的混合物进行真空(真空度0.05MPa)过滤，采用快速定量滤纸，孔径为100μm；并将得到的固体在105℃温度下干燥3h，得到硫酸钙固体。
本发明将可溶性的CaCl2配成溶液，然后加入到含有氢氟酸的混合废酸中并与HF反应，得到纯度高于97wt.％的CaF2产品，同时采用加入粒度为100目左右的萤石矿作为诱导氟化钙沉淀结晶长大的前驱体，有利于CaF2产品的分离与回收。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。
Claims (6)
1.一种处理含重金属离子混合废酸中有用成分的方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：对含重金属离子混合废酸进行过滤，以去除其中含有的固体颗粒杂质；
步骤2：将氯化钙溶解于水中，配成氯化钙溶液，然后过滤去除不溶性固体；
步骤3：将步骤2制得的氯化钙溶液加入步骤1获得的混合废酸中，控制氯化钙溶液的投加量，进行搅拌，反应0.5～1h，得到第一反应体系；
步骤4：将步骤3的第一反应体系进行沉淀，促使固液分层，氟化钙产物沉淀在底部，沉淀时间为30～60min，得到第二反应体系；
步骤5：对第二反应体系进行过滤，得到滤液和滤渣，对滤渣进行干燥，得到氟化钙产物；
步骤6：将氢氧化钠溶解于水中，配成氢氧化钠溶液，然后过滤去除不溶性固体；
步骤7：将步骤6制得的氢氧化钠溶液加入步骤5获得的滤液中，控制氢氧化钠溶液的投加量，进行搅拌，控制pH值为5.6左右，反应0.5～1h，反应生成氢氧化铜沉淀物，得到第三反应体系；
步骤8：对第三反应体系进行过滤，得到滤液和滤渣，对滤渣进行干燥，得到氢氧化铜产物；
步骤9：将氧化钙溶解于水中，配成氧化钙溶液，然后过滤去除不溶性固体；
步骤10：将步骤9制得的氧化钙溶液加入步骤8获得的滤液中，控制氧化钙溶液的投加量，进行搅拌，控制pH值为9.0左右，反应0.5～1h，反应生成硫酸钙沉淀物，得到第四反应体系；
步骤11：对第四反应体系进行过滤，得到滤液和滤渣，对滤渣进行干燥，得到硫酸钙产物，滤液进入废水处理系统，经处理后达标排放。
2.根据权利要求1所述的一种处理含重金属离子混合废酸中有用成分的方法，其特征在于：步骤1的过滤采用真空抽滤的方法，其中真空压力为0.05Mpa，过滤时采用快速定量滤纸，孔径为100-120μm。
3.根据权利要求1所述的一种处理含重金属离子混合废酸中有用成分的方法，其特征在于：步骤1中，所述氯化钙的纯度为90-92％，氯化钙溶液的浓度为2mol/L。
4.根据权利要求1所述的一种处理含重金属离子混合废酸中有用成分的方法，其特征在于：步骤3中，CaCl2和HF摩尔比为0.25～0.5:1。
5.根据权利要求1所述的一种处理含重金属离子混合废酸中有用成分的方法，其特征在于：
步骤5中：对第二反应体系进行真空过滤，真空度为0.05-0.06MPa，得到滤液和滤渣，在105-110℃条件对滤渣进行干燥2-3h，得到氟化钙产物；抽滤时采用快速定量滤纸，孔径为30-50μm。
6.根据权利要求1所述的一种处理含重金属离子混合废酸中有用成分的方法，其特征在于：在步骤3、步骤7和步骤9中的反应体系中，分别加入诱导氟化钙、氢氧化铜和硫酸钙沉淀结晶长大的前驱体。
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