CN102910716A - 一种利用金属盐酸酸洗废液制备聚合铁铝的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用金属盐酸酸洗废液制备聚合铁铝的方法。目前常用的酸洗废液处理方法容易造成二次污染并对处理设备要求较高、处理成本高，本发明首先向盐酸酸洗废液中加入H2O2，将其中的亚铁离子氧化为三价铁离子；再在搅拌条件下向经H2O2处理后的盐酸酸洗废液中加入铝酸钙粉，进行酸溶、聚合反应；将得到的液体趁热以定性滤纸过滤，收集滤液，静置熟化24h，即得到液态聚合氯化铁铝产品。本发明具有生产工艺简单，投资少，见效快的优点，解决了金属酸洗废液的污染问题，且能被工业广泛应用的聚合氯化铁铝絮凝剂，可以达到以废治废、节能减排的目的，兼具环境价值及经济价值。
Description
技术领域
本发明属于金属酸洗废液资源化利用领域，具体涉及一种利用金属盐酸酸洗废液制备聚合氯化铁铝的方法。
背景技术
酸作为清洗剂在冶金、钢铁、机械等行业得到广泛的应用，在这些行业的生产过程中，每年要排放大量的酸洗废液。酸洗废液含有大量残酸及金属离子，目前已被列为危险废物进行管理。2011年浙江省发布了地方标准《酸洗废水排放总铁浓度限值》（DB 33/ 844—2011），于2012年4月1日开始实施。该标准规定的总铁一级排放浓度限值为3.0 mg/L，二级排放浓度限值为10.0 mg/L，特别排放浓度限值2.0 mg/L（排入太湖流域执行该标准）。而酸洗废液的总铁含量甚至会超标上万倍，如果不加处理随意排放必将对水体环境造成极大危害并造成资源的浪费。
目前常用的酸洗废液处理方法主要是化学法和物化法，有中和法、高温焙烧法、蒸发结晶法、离子交换法、膜处理法以及化学转化法等。中和法产生的大量泥渣会造成二次污染；高温焙烧法、离子交换法及膜处理方法对处理设备要求较高、处理成本高；蒸发结晶法对设备防腐要求高，能耗大，且易发生堵塞。化学转化法是利用酸洗废液中的残酸及铁盐、铝盐等物质制备复合亚铁混凝剂，聚合铁铝类絮凝剂等水处理药剂或铁系颜料。化学转化法使废酸中的残酸与金属离子均得到有效回收利用，生产的产品可用作工业原料或水处理药剂，兼具环境价值和经济价值。
聚合氯化铁铝用作水处理絮凝剂既具有铁盐絮凝剂沉降快、易于分离、低温水处理性能好、水处理 pH 值范围大的优点；还具有铝盐絮凝剂矾花大、水处理面宽、除浊性能好、对设备管路腐蚀性能小等优点。聚合氯化铁铝（PFAC）主要由FeCl3 和AlCl3 溶液共同水解聚合而成，而非二者的简单混合。近年来，由于工业的发展，产生大量工业废弃物，既污染环境又浪费资源，因此许多学者探索了以工业废物来制备聚合氯化铁铝，其中包括酸洗废液、粉煤灰、铝酸钙粉、煤矸石等。聚合氯化铁铝絮凝剂对生活污水、印染废水、石油化工及制革废水等均具有很好的处理效果。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供一种利用金属盐酸酸洗废液制备聚合铁铝的方法。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案步骤如下：
步骤一、向盐酸酸洗废液中加入H2O2，将其中的亚铁离子氧化为三价铁离子；
取盐酸酸洗废液置于三口烧瓶中，加入浓度为30%的H2O2，H2O2的加入量与盐酸酸洗废液的体积比为（2～8）:100，并用增力电动搅拌机以250 r/min转速搅拌反应15 min，将盐酸酸洗废液中的亚铁离子充分氧化为三价铁离子；
步骤二、在搅拌条件下向盐酸酸洗废液中加入铝酸钙粉，在一定温度下进行酸溶、聚合反应；
以水浴锅水浴加热经步骤一处理后的盐酸酸洗废液至75～90℃，在不断搅拌下向盐酸酸洗废液中加入铝酸钙粉，铝酸钙粉与盐酸酸洗废液的质量比为（4～10）:100，控制反应时间为1～2.5 h，将铝酸钙粉中的铝溶解出来，并使其与三价铁离子发生水解聚合反应；
步骤三、固液分离
将步骤二中反应结束后得到的液体趁热以定性滤纸过滤，收集滤液；
步骤四、熟化
将步骤三中的滤液静置熟化24 h，即得到液态聚合氯化铁铝。
本发明所具有的有益效果：
本发明采用H2O2作为氧化剂可以避免采用亚硝酸钠、氯酸钠等氧化剂反应过程中NO2、Cl2等有毒气体的产生，减少了二次污染。本发明生产工艺简单，具有投资少、见效快等优点。本发明不仅解决了金属酸洗废液的污染问题，还使其得到综合利用，制备出能被工业广泛应用的聚合氯化铁铝絮凝剂，可以达到以废治废、节能减排的目的，兼具环境价值及经济价值。
具体实施方式
下面对本发明内容作进一步的说明。
实施例1
步骤一.向盐酸酸洗废液中加入H2O2，将其中的亚铁离子氧化为三价铁离子；
取盐酸酸洗废液置于三口烧瓶中，加入浓度为30%的H2O2，H2O2的加入量与盐酸酸洗废液的体积比为8:100，并用增力电动搅拌机以250 r/min转速搅拌反应15 min，将盐酸酸洗废液中的亚铁离子充分氧化为三价铁离子；
步骤二.在搅拌条件下向盐酸酸洗废液中加入铝酸钙粉，在75℃温度下进行酸溶、聚合反应；
以水浴锅水浴加热经步骤一处理后的盐酸酸洗废液至75℃，在不断搅拌下向盐酸酸洗废液中加入铝酸钙粉，铝酸钙粉与盐酸酸洗废液的质量比为10:100，控制反应时间为2.5 h，将铝酸钙粉中的铝溶解出来，并使其与三价铁离子发生水解聚合反应；
步骤三.固液分离
将步骤二中反应结束后得到的液体趁热以定性滤纸过滤，收集滤液；
步骤四.熟化
将步骤三中的滤液静置熟化24 h，即得到液态聚合氯化铁铝。
通过该实施例得到红褐色的液态聚合氯化铁铝产品，该产品Fe2O3含量为1.85%，氧化铝（Al2O3）含量为8.37%，总有效成分为10.22%。由于聚合氯化铁铝没有相应的产品标准，参照生活饮用水净水用聚合氯化铝标准（GB15892-2009）规定氧化铝（Al2O3）含量≥10%，则该产品的总有效成分满足标准。
实施例2
步骤一.向盐酸酸洗废液中加入H2O2，将其中的亚铁离子氧化为三价铁离子；
取盐酸酸洗废液置于三口烧瓶中，加入浓度为30%的H2O2，H2O2的加入量与盐酸酸洗废液的体积比为6:100，并用增力电动搅拌机以250 r/min转速搅拌反应15 min，将盐酸酸洗废液中的亚铁离子充分氧化为三价铁离子；
步骤二.在搅拌条件下向盐酸酸洗废液中加入铝酸钙粉，在80℃温度下进行酸溶、聚合反应；
以水浴锅水浴加热经步骤一处理后的盐酸酸洗废液至80℃，在不断搅拌下向盐酸酸洗废液中加入铝酸钙粉，铝酸钙粉与盐酸酸洗废液的质量比为6:100，控制反应时间为1 h，将铝酸钙粉中的铝溶解出来，并使其与三价铁离子发生水解聚合反应；
步骤三.固液分离
将步骤二中反应结束后得到的液体趁热以定性滤纸过滤，收集滤液；
步骤四.熟化
将步骤三中的滤液静置熟化24 h，即得到液态聚合氯化铁铝。
通过该实施例得到红褐色的液态聚合氯化铁铝产品，该产品Fe2O3含量为5.52%，氧化铝（Al2O3）含量为6.76%，总有效成分为12.28%。由于聚合氯化铁铝没有相应的产品标准，参照生活饮用水用聚氯化铝标准（GB15892-2009）规定氧化铝（Al2O3）含量≥10%，则该产品的总有效成分满足标准。
实施例3
步骤一.向盐酸酸洗废液中加入H2O2，将其中的亚铁离子氧化为三价铁离子；
取盐酸酸洗废液置于三口烧瓶中，加入浓度为30%的H2O2，H2O2的加入量与盐酸酸洗废液的体积比为8:100，并用增力电动搅拌机以250 r/min转速搅拌反应15 min，将盐酸酸洗废液中的亚铁离子充分氧化为三价铁离子；
步骤二.在搅拌条件下向盐酸酸洗废液中加入铝酸钙粉，在75℃温度下进行酸溶、聚合反应；
以水浴锅水浴加热经步骤一处理后的盐酸酸洗废液至75℃，在不断搅拌下向盐酸酸洗废液中加入铝酸钙粉，铝酸钙粉与盐酸酸洗废液的质量比为4:100，控制反应时间为1.5 h，将铝酸钙粉中的铝溶解出来，并使其与三价铁离子发生水解聚合反应；
步骤三.固液分离
将步骤二中反应结束后得到的液体趁热以定性滤纸过滤，收集滤液；
步骤四.熟化
将步骤三中的滤液静置熟化24 h，即得到液态聚合氯化铁铝。
通过该实施例得到红褐色的液态聚合氯化铁铝产品，该产品Fe2O3含量为7.63%，氧化铝（Al2O3）含量为3.18%，总有效成分为10.81%。由于聚合氯化铁铝没有相应的产品标准，生活饮用水用聚氯化铝标准（GB15892-2009）规定氧化铝（Al2O3）含量≥10%，而该产品的总有效成分满足标准。
实施例4
步骤一.向盐酸酸洗废液中加入H2O2，将其中的亚铁离子氧化为三价铁离子；
取盐酸酸洗废液置于三口烧瓶中，加入浓度为30%的H2O2，H2O2的加入量与盐酸酸洗废液的体积比为2:100，并用增力电动搅拌机以250 r/min转速搅拌反应15 min，将盐酸酸洗废液中的亚铁离子充分氧化为三价铁离子；
步骤二.在搅拌条件下向盐酸酸洗废液中加入铝酸钙粉，在90℃温度下进行酸溶、聚合反应；
以水浴锅水浴加热经步骤一处理后的盐酸酸洗废液至90℃，在不断搅拌下向盐酸酸洗废液中加入铝酸钙粉，铝酸钙粉与盐酸酸洗废液的质量比为8:100，控制反应时间为1.5 h，将铝酸钙粉中的铝溶解出来，并使其与三价铁离子发生水解聚合反应；
步骤三.固液分离
将步骤二中反应结束后得到的液体趁热以定性滤纸过滤，收集滤液；
步骤四.熟化
将步骤三中的滤液静置熟化24 h，即得到液态聚合氯化铁铝。
通过该实施例得到红褐色的液态聚合氯化铁铝产品，该产品Fe2O3含量为3.51%，氧化铝（Al2O3）含量为6.80%，总有效成分为10.31%。由于聚合氯化铁铝没有相应的产品标准，参照生活饮用水用聚氯化铝标准（GB15892-2009）规定氧化铝（Al2O3）含量≥10%，则该产品的总有效成分满足标准。
Claims (1)
1. 一种利用金属盐酸酸洗废液制备聚合铁铝的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
步骤一.向盐酸酸洗废液中加入H2O2，将其中的亚铁离子氧化为三价铁离子；
取盐酸酸洗废液置于三口烧瓶中，加入浓度为30%的H2O2，H2O2的加入量与盐酸酸洗废液的体积比为（2～8）:100，并用增力电动搅拌机以250 r/min转速搅拌反应15 min，将盐酸酸洗废液中的亚铁离子充分氧化为三价铁离子；
步骤二.在搅拌条件下向盐酸酸洗废液中加入铝酸钙粉，在一定温度下进行酸溶、聚合反应；
以水浴锅水浴加热经步骤一处理后的盐酸酸洗废液至75～90℃，在不断搅拌下向盐酸酸洗废液中加入铝酸钙粉，铝酸钙粉与盐酸酸洗废液的质量比为（4～10）:100，控制反应时间为1～2.5 h，将铝酸钙粉中的铝溶解出来，并使其与三价铁离子发生水解聚合反应；
步骤三.固液分离
将步骤二中反应结束后得到的液体趁热以定性滤纸过滤，收集滤液；
步骤四.熟化
将步骤三中的滤液静置熟化24 h，即得到液态聚合氯化铁铝。
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