氧化-吸附法处理含铁废盐酸

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摘要:提出并研究了高效氧化与强化吸附相结合的含铁废酸资源化处理新工艺。系统研究了其氧化过程的适宜工艺条件并考察了吸附分离单元中的主要工艺参数对铁离子去除率的影响规律。实验结果显示,采用双氧水氧化废盐酸中Fe2+将不会引入其他污染因子,双氧水的最佳投加摩尔数为Fe2+浓度的1.2倍,氧化时间优选为2 h;氧化后的含铁废盐酸经过强碱阴离子交换树脂NDA900分离去除大部分铁离子,若采用固定床双柱串联方式运行,铁离子分离去除率可达99.9%,处理后盐酸可返回酸洗工序重复利用。

吸附饱和后的树脂仅使用自来水就可以实现完全再生,再生液中三氯化铁浓度高达40~50 g/L。这一工艺有望实现废盐酸及其中铁离子的综合利用,为相关行业清洁生产水平的提升提供技术支持。

表面酸洗工序是指在酸液里浸泡铁铸件,或在铁铸件表面喷洒酸液,以去除其表面氧化层的方法。该工序广泛应用于电镀、钢铁等行业。在相同的酸液温度和浓度下,盐酸对铁铸件表面的腐蚀速度远大于硫酸,且盐酸的除锈效率高、铁损低、蒸汽用量少、废液量少、在配置时又比硫酸经济、安全,因此,近年来,盐酸酸洗已逐步代替了硫酸酸洗工艺。

为保障铁铸件表面处理效果,盐酸液需要定期整体更换。这些废酸液的主要成分为高浓度H+、CL-和Fe2+,根据企业生产工艺的要求不同,各个成分的含量有所差异。电镀企业的表面酸洗工序中,需更换的废酸液Fe2+浓度为15~20g/L,游离酸度为120~200g/L。如不对其进行妥善的综合处理,不仅会带来严重的环境污染,而且浪费了有经济价值的高浓度盐酸和氯化铁资源。

目前,常用的废酸治理技术有中和沉淀法、高温水解法、结晶法、热分解法、膜分离法、萃取法等。中和法由于操作简单、成本低廉而应用最为广泛,但该方法不但浪费了大量的碱、酸和铁资源,还显著增加了企业排放废水盐含量,将导致后续废水处理及回用成本的大幅度提升。其他方法资源化方面又存在能耗高、投入高等问题,难以实现工程化推广应用。

因此,本研究以投入少、运行费用低、无二次污染为出发点,以零排放为目标,采用以高效氧化与强化吸附为核心的新型工艺实现含铁废盐酸的处理与资源化,并对氧化过程和吸附分离过程中的主要影响因素进行了实验研究。

1 实验部分

1.1 试剂和仪器

实验用试剂均为分析纯。

TAS990原子吸收分光光度计,北京普析通用仪器公司;紫外可见分光光度计,上海菁华化学仪器有限公司;PS-10精密PH计,德国SatORiuS公司;HR800拉曼光谱仪,法国JY公司;NDA900型树脂(苯乙烯系大孔强碱性阴离子交换树脂),NDA910型树脂(苯乙烯系大孔弱碱性阴离子交换树脂)、NDA930型树脂(环氧系大孔弱碱性阴离子交换树脂),江苏永泰环保科技有限公司。

1.2 含铁废盐酸成分分析及测试

实际含铁废盐酸取自常州泰瑞美电镀科技有限公司的酸洗车间。采用邻菲啉分光光度法检测废酸液中Fe2+含量;总铁含量采用火焰原子吸收分光光度法检测;CL-含量采用硝酸银滴定法检测;COD、SS、酸度采用常规测法,分别为:重铬酸钾法,重量法,指示剂滴定法。具体参见http://www.ryzekj.com更多相关技术文档。

1.3 模拟溶液的配置

模拟含铁废盐酸:Fe2+浓度为0.3MOL/L,盐酸浓度为6.0MOL/L。模拟氧化后含铁废盐酸:Fe3+浓度为0.3MOL/L,盐酸浓度为6.0MOL/L。

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