申請(qǐng)日2016.07.21
公開(公告)日2016.12.14
IPC分類號(hào)C23G1/36; C25C1/06
摘要
本發(fā)明公開了一種鋼鐵酸洗廢水回收處理方法，包括以下步驟：在鋼鐵酸洗廢水中加入陽(yáng)離子表面活性劑，得到電解混合液;將電解混合液在隔膜電解槽中進(jìn)行電解，陰極析出高純鐵，陽(yáng)極廢酸得到再生。將所述析出的高純鐵經(jīng)破碎、退火還原得到高純鐵粉。將所述在陽(yáng)極再生后的廢酸返回至鋼鐵酸洗步驟重復(fù)利用。該鋼鐵酸洗廢水回收處理方法工藝簡(jiǎn)單，鐵回收率高，可得到高純鐵，不產(chǎn)生二次污染，回收處理后不降低廢水酸度，可將酸洗廢水再生重復(fù)利用，并且適用于對(duì)pH小于2的鋼鐵酸洗廢水進(jìn)行處理。
權(quán)利要求書
1.一種鋼鐵酸洗廢水回收處理方法，包括以下步驟：在鋼鐵酸洗工序產(chǎn)生的鋼鐵酸洗廢水中加入陽(yáng)離子表面活性劑，得到電解混合液;將電解混合液在隔膜電解槽中進(jìn)行電解，陰極析出高純鐵，陽(yáng)極處的鋼鐵酸洗廢水得到再生。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼鐵酸洗廢水回收處理方法，其特征在于：將所述析出的高純鐵經(jīng)破碎、退火還原得到高純鐵粉。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼鐵酸洗廢水回收處理方法，其特征在于：將在陽(yáng)極再生后的酸洗廢水返回至鋼鐵酸洗工序中重復(fù)利用。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼鐵酸洗廢水回收處理方法，其特征在于：所述陽(yáng)離子表面活性劑為季銨鹽型陽(yáng)離子表面活性劑，陽(yáng)離子表面活性劑在電解混合液中的濃度為2～10g/L。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼鐵酸洗廢水回收處理方法，其特征在于：所述隔膜電解槽中，陽(yáng)極為惰性電極;陰極為高拋光的不銹鋼板。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼鐵酸洗廢水回收處理方法，其特征在于：所述電解步驟中，槽電壓為0.8V～1.2V，電流密度為300～500A/m2，電解溫度為30℃～40℃，電解周期為36～108h。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼鐵酸洗廢水回收處理方法，其特征在于：所述鋼鐵酸洗廢水為硫酸鋼鐵酸洗廢水或氫氟酸、硝酸混合鋼鐵酸洗廢水。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鋼鐵酸洗廢水回收處理方法，其特征在于：所述氫氟酸、硝酸混合鋼鐵酸洗廢水中氫氟酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%，硝酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%。
9.根據(jù)權(quán)利要求1～8中任一項(xiàng)所述的鋼鐵酸洗廢水回收處理方法，其特征在于：所述電解混合液中，F(xiàn)e2+的濃度為80～160g/L，電解混合液的pH為0.5～4.5。
10.根據(jù)權(quán)利要求1～8中任一項(xiàng)所述的鋼鐵酸洗廢水回收處理方法，其特征在于：所述電解過程中，電流效率不低于94%，電耗為800～1000t/KW·h。
說明書
一種鋼鐵酸洗廢水回收處理方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鋼鐵酸洗廢水回收處理方法。
背景技術(shù)
鋼鐵選件毛坯在表面電鍍、噴涂前一般都要經(jīng)過酸洗，以清除表面的氧化物，因而會(huì)產(chǎn)生酸洗廢水。鋼鐵酸洗廢水中酸濃度較高，其pH值普遍小于1。不同元件或不同的加工要求，其使用的酸的種類和濃度亦不相同。清洗鋼鐵工件或毛坯一般用硫酸，廢液中含有硫酸、硫酸亞鐵，還有氧化鐵皮和油污等。
目前，鋼鐵工業(yè)硫酸洗液處理工藝主要有中和法、硫酸鐵鹽法、有機(jī)溶劑萃取法、滲析法、離子交換法等方法。其中，有機(jī)溶劑萃取法、滲析法、離子交換法尚處于試驗(yàn)研究階段。中和法簡(jiǎn)便易行，但管理繁瑣，不易控制，廢水中的硫酸、水、FeO、Fe3O4和Fe2SO4未能利用;并且處理過程中生成的氣體擴(kuò)散，引起二次污染，污泥量大，剩下的鹽類殘?jiān)幚砝щy。
當(dāng)前工業(yè)應(yīng)用較多的是硫酸鐵鹽法，其得到的產(chǎn)品主要是硫酸亞鐵、聚合鐵及顏料。硫酸鐵鹽法的特點(diǎn)是廢液中的鐵能夠再利用。因此，受到研究人員重視，逐漸形成了較成熟的實(shí)用技術(shù)。硫酸鐵鹽法主要可分為濃縮-過濾-自然結(jié)晶法、浸沒燃燒高溫結(jié)晶法、蒸汽噴射真空結(jié)晶法、蒸發(fā)濃縮-冷卻結(jié)晶法、調(diào)酸-冷凍結(jié)晶法、堿液-硫酸亞鐵共沉淀法六種方法，目前均已投入生產(chǎn)實(shí)踐。
然而，利用上述的方法來處理含鐵酸洗廢液，均不能將其中的鐵和酸同時(shí)回收并加以利用;另外，在處理過程中將產(chǎn)生二次污染，且處理成本高，社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益低。
自二十世紀(jì)七十年代以來，有人開始研究用電解法來處理硫酸、氫氟酸含鐵酸洗廢水。并且有人利用隔膜電解法來處理含硫酸酸洗廢液，成功電解得到了純鐵。但是，其局限于只能處理pH>2的含鐵酸洗廢水。而用電解法直接處理pH<2的鋼鐵酸洗廢水的報(bào)告尚未見到。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，克服以上背景技術(shù)中提到的不足和缺陷，提供一種工藝簡(jiǎn)單，鐵回收率高，不產(chǎn)生二次污染，回收處理后不降低廢水酸度，可將廢酸再生重復(fù)利用，適用于對(duì)酸度大的含鐵酸洗廢水進(jìn)行處理的鋼鐵酸洗廢水回收處理方法。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案為：
一種鋼鐵酸洗廢水回收處理方法，包括以下步驟：在鋼鐵酸洗工序產(chǎn)生的鋼鐵酸洗廢水中加入陽(yáng)離子表面活性劑，得到電解混合液;將電解混合液在隔膜電解槽中進(jìn)行電解，陰極析出高純鐵，陽(yáng)極處的鋼鐵酸洗廢水得到再生。
在酸性介質(zhì)中電解提取金屬是比較困難的。根據(jù)電化學(xué)理論，在電解過程中，若想使金屬離子Fe2+陰極還原析出，而不是使H+在陰極還原析出，必須要滿足EFe2+/Fe>EH+/H2，而EθFe2+/Fe=-0.44V，EθH+/H2=0V。因此，要解決酸洗廢水中鐵電沉積的問題，只有通過如下兩種途徑：(1)Fe2+濃度足夠高或溶液酸度低;(2)提高氫的析出超電勢(shì)。本發(fā)明在不改變?nèi)芤篎e2+濃度，不降低酸度的情況下，通過向酸洗廢水中添加陽(yáng)離子表面活性劑，該陽(yáng)離子表面活性劑溶于酸洗廢水后電離形成帶正電荷的表面活性劑離子，在電解過程中，該帶正電荷的表面活性劑離子向陰極移動(dòng)，覆蓋在陰極片上形成一層膜，該膜并不會(huì)影響金屬離子在陰極的析出，而會(huì)阻止或者削弱H+在陰極的吸附和放電過程，提高了析氫超電勢(shì)，使得H+在陰極析出變得困難，陰極反應(yīng)以Fe2+放電析出為主，而酸洗廢水在陽(yáng)極得到再生。本發(fā)明的方法工藝簡(jiǎn)單，不產(chǎn)生二次污染，不降低廢洗廢水的酸度，酸洗廢水可再生重復(fù)利用，對(duì)于酸度大的鋼鐵酸洗廢水同樣適用。
上述的方法，優(yōu)選的，將所述析出的高純鐵經(jīng)破碎、退火還原得到高純鐵粉。將析出的鐵破碎、退火還原后得高純鐵粉，實(shí)現(xiàn)鋼鐵酸洗廢水中鐵的回收再利用，既提高了資源利用率，又減少了對(duì)環(huán)境的污染。
上述的方法，優(yōu)選的，將在陽(yáng)極再生后的廢酸返回至鋼鐵酸洗工序中重復(fù)利用。經(jīng)電解后，鋼鐵酸洗廢水得到再生，將再生后的廢水返回至鋼鐵酸洗工序中重復(fù)利用，既節(jié)省了生產(chǎn)成本，減少了水資源浪費(fèi)，又降低了后續(xù)處理難度。
上述的方法，優(yōu)選的，所述陽(yáng)離子表面活性劑為季銨鹽型陽(yáng)離子表面活性劑，陽(yáng)離子表面活性劑在電解混合液中的濃度為2～10g/L。采用濃度為2～10g/L的該陽(yáng)離子表面活性劑，在確保較好的鋼鐵酸洗廢水處理效果的同時(shí)，節(jié)省了成本，避免了藥品浪費(fèi)。
上述的方法，優(yōu)選的，所述隔膜電解槽中，陽(yáng)極為惰性電極，避免在電解過程中溶解;陰極為高拋光的不銹鋼板，采用高拋光處理的不銹鋼板更加有利于陽(yáng)離子表面活性劑在陰極形成膜。
上述的方法，優(yōu)選的，所述電解步驟中，槽電壓為0.8V～1.2V，電流密度為300～500A/m2，電解溫度為30℃～40℃，電解周期為36～108h。綜合考慮鋼鐵酸洗廢水處理效果以及成本、能耗等方面，在此參數(shù)范圍內(nèi)進(jìn)行電解更為合適。
上述的方法，優(yōu)選的，所述鋼鐵酸洗廢水為硫酸鋼鐵酸洗廢水或氫氟酸、硝酸混合鋼鐵酸洗廢水。
上述的方法，優(yōu)選的，所述氫氟酸、硝酸混合鋼鐵酸洗廢水中氫氟酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%，硝酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%。
上述的方法，優(yōu)選的，所述電解混合液中，F(xiàn)e2+的濃度為80～160g/L，電解混合液的pH為0.5～4.5。
上述的方法，優(yōu)選的，所述電解過程中，電流效率不低于94%，電耗為800～1000t/KW.h。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：
(1)通過在鋼鐵酸洗廢水中加入陽(yáng)離子表面活性劑，在電解過程中，帶正電的表面活性劑離子向陰極移動(dòng)，覆蓋在陰極片上形成一層膜，阻止或削弱了H+的吸附和放電過程，提高了析氫超電勢(shì)，在不降低酸洗廢水酸度的情況下，在陰極得到高純鐵。工藝簡(jiǎn)單，鐵回收率高，不產(chǎn)生二次污染。
(2)本發(fā)明的方法可用于對(duì)酸度大(如pH小于2)的鋼鐵酸洗廢水進(jìn)行處理，適用范圍更廣。
(3)將電解后得到的鐵破碎、退火還原處理后得到高純鐵粉，將電解后再生的酸洗廢水可重復(fù)利用，不僅實(shí)現(xiàn)了資源的充分利用，降低了成本，而且減小了對(duì)環(huán)境的污染。
