本發明涉及一種磷酸廢液的綜合利用方法，具體為一種利用磷酸廢液、氫氧化鈉廢液制備磷酸三鈉的方法，屬化工技術領域。
背景技術：
磷酸三鈉是一種重要的化工產品，廣泛應用于化工、紡織、印染、造紙、食品等行業，磷酸三鈉常作為軟水劑、洗滌劑、鍋爐除垢劑、金屬防銹劑、糖汁凈化劑等等。在現有技術中，磷酸三鈉的制備方法有噴霧干燥法、熱磷酸法、萃取磷酸法、中和法等，中國發明專利“一種用濕法磷酸制備磷酸三鈉的方法”，公開號CN103787294A，公開了一種利用碳酰胺與濕法磷酸在40～90℃攪拌條件下反應得到中間體，再將該中間體與氫氧化鈉在40～90℃攪拌條件下反應40～120min，磷酸三鈉漿液降溫至溫度≤50℃，冷卻結晶，離心過濾后濾餅干燥后，得到磷酸三鈉產品。所用濕法磷酸采用離心或者壓濾的方法除去固體雜質。
但是，上述用濕法磷酸制備磷酸三鈉的方法存在明顯的缺陷和不足：(1)采用離心或者壓濾的方法僅除去固體雜質，無法除去濕法磷酸中可溶性金屬離子，如鎂離子、鈣離子，濕法磷酸中這些可溶性金屬離子會干擾磷酸三鈉的制備，并降低磷酸三鈉的純度；(2)磷酸三鈉漿液降溫至溫度≤50℃結晶，而在50℃時，磷酸三鈉結晶母液中會殘留大量的未結晶析出的磷酸三鈉，造成磷酸三鈉的損失，減低了成品的收率，導致生產成本高。
技術實現要素：
為了解決現有技術中存在的問題，本發明提供一種新型的磷酸三鈉的制備方法，本發明的制備方法工藝流程短、操作簡便，成品純度高、收率高、生產成本低，易于工業化生產。
實現本發明的目的采用的技術方案為：
一種磷酸廢液的綜合利用方法，包括如下步驟：
1)將磷酸廢液加熱至40～60℃，在50～80rpm攪拌速度下加入活性炭，攪拌1～2h，趁熱過濾，收集脫色后的磷酸廢液；
2)將步驟1)收集的脫色后的磷酸廢液加熱至60～80℃，滴加氫氧化鈉廢液，得到含磷酸三鈉的反應液，其中氫氧化鈉廢液中氫氧化鈉與磷酸廢液中磷酸的摩爾比為3.1～3.2：1；
3)向步驟2)制備的反應液中加入羧甲基纖維素鈉，攪拌1～2h，過濾，收集濾液；
4)將步驟3)的濾液40～60℃減壓濃縮，得到磷酸三鈉粗品；
5)將步驟4)制備的磷酸三鈉粗品用90～100℃純化水溶解，得到磷酸三鈉水溶液，磷酸三鈉水溶液降溫至20～30℃后加入乙醇，靜置1～3h，得到結晶母液；
6)將步驟5)的結晶母液過濾，濾餅用乙醇洗滌后，220～240℃干燥得到磷酸三鈉。
優選的，步驟1)所述磷酸廢液中磷酸的質量濃度為10～20％。
優選的，步驟1)所述活性碳的質量為磷酸廢液質量的3～5％。
優選的，步驟2)所述氫氧化鈉廢液中氫氧化鈉的質量濃度10～28％。
優選的，步驟3)所述羧甲基纖維素鈉的質量為磷酸廢液質量的1～2％。
優選的，步驟5)所述磷酸三鈉水溶液的質量濃度為35～40％。
優選的，步驟5)所述乙醇加入量為磷酸三鈉水溶液質量的20～40％。
本發明制備磷酸三鈉的主要原料為10～20wt％磷酸廢液和10～28wt％氫氧化鈉廢溶液，實現了磷酸廢液和氫氧化鈉廢液廢物再利用，大大降低了磷酸三鈉的生產成本，同時避免了磷酸廢液和氫氧化鈉廢液的排放。
本發明采用向磷酸廢液中滴加氫氧化鈉廢液的方式，其中氫氧化鈉廢液中氫氧化鈉與磷酸廢液中磷酸的摩爾比為3.1～3.2：1，控制所制備的產物為磷酸三鈉。活性炭具有吸附色素的性能，并隨著溶液pH的增加而降低，當pH值高于9.0時不易吸附色素，當向磷酸廢液中加入3～5％磷酸廢液質量的活性炭則能有效吸附磷酸廢液中色素；當加入1～2％磷酸廢液質量的羧甲基纖維素鈉，羧甲基纖維素通過與可溶性金屬離子螯合，能有效吸附并沉淀反應液中的可溶性金屬離子。通過活性炭和羧甲基纖維素鈉分別除去磷酸廢液中的色素和反應液中可溶性金屬離子，從而提高磷酸三鈉的純度。
磷酸三鈉可溶于水，但不溶于醇，因此先將磷酸三鈉粗品用90～100℃純化水溶解制備成磷酸三鈉飽和溶液或近飽和溶液，然后磷酸三鈉水溶液降溫至20～30℃后析晶，最后再加入乙醇。該工序的目的在于：(1)90～100℃溫度制備磷酸三鈉水溶液可提高磷酸三鈉的濃度，減少結晶母液的體積；(2)向磷酸三鈉水溶液中加入乙醇可降低結晶母液的極性，從而降低磷酸三鈉在結晶母液中的溶解度，促使磷酸三鈉結晶析出，提高磷酸三鈉的收率。本發明所用乙醇的質量濃度為95％。
與現有技術相比，本發明的有益效果在于:
1、本發明向磷酸廢液中加入3～5％磷酸廢液質量的活性炭，酸性條件下活性炭具有較好的吸附性能，能有效吸附磷酸廢液中色素；羧甲基纖維素鈉具有絮凝作用、螯合作用，能有效地吸附可溶性金屬離子并將其沉淀，可有效除去磷酸三鈉的反應液中的可溶性金屬離子。通過活性炭和羧甲基纖維素鈉分別除去磷酸廢液中的色素和反應液中可溶性金屬離子，從而提高磷酸三鈉的純度。
2、本發明的磷酸三鈉粗品先用90～100℃純化水溶解制備成磷酸三鈉飽和溶液或近飽和溶液，提高了磷酸三鈉水溶液中磷酸三鈉的濃度，減少了結晶母液的體積；其次，磷酸三鈉水溶液中加入了20～40％磷酸三鈉水溶液質量的乙醇，降低了結晶母液的極性，從而降低磷酸三鈉在結晶母液中的溶解度，使其絕大部分結晶析出，減少了磷酸三鈉的損失，提高了成品磷酸三鈉的收率，降低了生產成本。
3、制備磷酸三鈉的主要原料為磷酸廢液和氫氧化鈉廢液，實現了磷酸廢液和氫氧化鈉廢液變廢為寶，不僅大大降低了磷酸三鈉的生產成本，同時避免了磷酸廢液和氫氧化鈉廢液的排放，有效地保護了環境。
4、本發明制備方法工藝流程短、操作簡便、條件溫和、安全性高，易于工業化生產。
具體實施方式
為使本領域的技術人員可以更好的理解本發明并能予以實施，下面結合具體實施例對本發明作進一步闡述。
實施例1
1)將質量濃度為15％的磷酸廢液1000g加熱至60℃，在60rpm攪拌速度下，加入活性炭40g，攪拌1.5h，趁熱過濾，收集脫色后的磷酸廢液；
2)將步驟1)收集的脫色后的磷酸廢液加熱至80℃，再向脫色后的磷酸廢液中滴加質量濃度為20％的氫氧化鈉廢液980g，得到含磷酸三鈉的反應液；
3)向步驟2)制備的反應液中加入羧甲基纖維素鈉10g，攪拌2h，過濾，收集濾液；
4)將步驟3)的濾液40℃減壓濃縮，得到磷酸三鈉粗品；
5)將步驟4)制備的磷酸三鈉粗品用93℃純化水溶解，得到磷酸三鈉水溶液，再降溫至30℃，再加入95wt％乙醇125g，靜置2h，得到結晶母液；
6)將步驟5)的結晶母液過濾，濾餅用乙醇100g洗滌后，230℃干燥得到白色磷酸三鈉233g。
實施例2
1)將質量濃度為15％的磷酸廢液1000g加熱至50℃，在80rpm攪拌速度下，加入活性炭35g，攪拌1.5h，趁熱過濾，收集脫色后的磷酸廢液；
2)將步驟1)收集的脫色后的磷酸廢液加熱至60℃，再向脫色后的磷酸廢液中滴加質量濃度為10％的氫氧化鈉廢液1960g，得到含磷酸三鈉的反應液；
3)向步驟2)制備的反應液中加入羧甲基纖維素鈉20g，攪拌1.5h，過濾，收集濾液；
4)將步驟3)的濾液50℃減壓濃縮，得到磷酸三鈉粗品；
5)將步驟4)制備的磷酸三鈉粗品用90℃純化水溶解，得到磷酸三鈉水溶液，再降溫至30℃，再加入95wt％乙醇165g，靜置1.5h，得到結晶母液；
6)將步驟5)的結晶母液過濾，濾餅用乙醇100g洗滌后，225℃干燥得到白色磷酸三鈉238g。
實施例3
1)將質量濃度為20％的磷酸廢液1000g加熱至50℃，在60rpm攪拌速度下，加入活性炭50g，攪拌2h，趁熱過濾，收集脫色后的磷酸廢液；
2)將步驟1)收集的脫色后的磷酸廢液加熱至70℃，再向脫色后的磷酸廢液中滴加質量濃度為15％的氫氧化鈉廢液1690g，得到含磷酸三鈉的反應液；
3)向步驟2)制備的反應液中加入羧甲基纖維素鈉12g，攪拌1.5h，過濾，收集濾液；
4)將步驟3)的濾液40℃減壓濃縮，得到磷酸三鈉粗品；
5)將步驟4)制備的磷酸三鈉粗品用95℃純化水溶解，得到磷酸三鈉水溶液，再降溫至25℃，再加入95wt％乙醇286g，靜置3h，得到結晶母液；
6)將步驟5)的結晶母液過濾，濾餅用乙醇100g洗滌后，240℃干燥得到白色磷酸三鈉318g。
實施例4
1)將質量濃度為10％的磷酸廢液1000g加熱至60℃，在50rpm攪拌速度下，加入活性炭30g，攪拌1h，趁熱過濾，收集脫色后的磷酸廢液；
2)將步驟1)收集的脫色后的磷酸廢液加熱至65℃，再向脫色后的磷酸廢液中滴加質量濃度為28％的氫氧化鈉廢液460g，得到含磷酸三鈉的反應液；
3)向步驟2)制備的反應液中加入羧甲基纖維素鈉20g，攪拌1.8h，過濾，收集濾液；
4)將步驟3)的濾液60℃減壓濃縮，得到磷酸三鈉粗品；
5)將步驟4)制備的磷酸三鈉粗品用100℃純化水溶解，得到磷酸三鈉水溶液，再降溫至20℃，再加入95wt％乙醇105g，靜置1h，得到結晶母液；
6)將步驟5)的結晶母液過濾，濾餅用乙醇100g洗滌后，220℃干燥得到白色磷酸三鈉160g。
實施例5
1)將質量濃度為12％的磷酸廢液1000g加熱至40℃，在70rpm攪拌速度下，加入活性炭40g，攪拌1.2h，趁熱過濾，收集脫色后的磷酸廢液；
2)將步驟1)收集的脫色后的磷酸廢液加熱至75℃，再向脫色后的磷酸廢液中滴加質量濃度為25％的氫氧化鈉廢液610g，得到含磷酸三鈉的反應液；
3)向步驟2)制備的反應液中加入羧甲基纖維素鈉18g，攪拌1h，過濾，收集濾液；
4)將步驟3)的濾液50℃減壓濃縮，得到磷酸三鈉粗品；
5)將步驟4)制備的磷酸三鈉粗品用98℃純化水溶解，得到磷酸三鈉水溶液，再降溫至25℃，再加入95wt％乙醇223g，靜置2h，得到結晶母液；
6)將步驟5)的結晶母液過濾，濾餅用乙醇100g洗滌后，230℃干燥得到白色磷酸三鈉195g。