專利名稱：一種工業酸洗廢水的處理方法
技術領域：
本發明涉及環境污染控制新技術的開發，尤其涉及一種工業酸洗廢水的處理方法。
背景技術：
由于軋鋼構件暴露在空氣中容易被氧氣氧化，俗稱生銹。進行軋鋼構件的表面加工處理時，需要對構件表面銹化層進行清除。對軋鋼構件表面進行加工處理，可以增強其耐受能力，延長其使用壽命。軋鋼構件表面銹化層的清除主要有物理方法、化學方法和電化學方法等。物理法主要憑借機械力剝離銹層，該方法缺點主要是銹層去除不徹底，除銹過程產生大量的粉塵，目前在鋼鐵除銹領域應用地比較少；化學方法應用的最廣，主要是依靠酸與銹層反應達到除銹的目的，化學法除銹具有速度快、除銹徹底、保證后續鋼鐵表面處理的質量等優點，但是，化學方法處理依舊有不盡人意之處，如酸洗廢液等污染周圍環境。隨著經濟的發展，鋼鐵工業和鋼鐵制造業也不斷的發展，鋼材化學酸洗除銹過程產生的問題日益突出，成為廢水治理中的研究重點之一。
鋼鐵表面由于腐蝕產生的銹層組成成分主要有Fe203，FeO, Fe3O4,水合鐵銹化合物等。銹層呈疏松、多孔狀態，易滲透，表面積比較大。酸洗過程主要是酸與鐵銹進行化學反應，使銹層脫離鐵基體，在酸洗除銹過程同時發生酸溶解鐵基體的反應。除銹過程發生的反應主要如下6H+ + Fe2O,；=2Fe3++ 3H20,2H+ + FeO :=Fe2+ +H2O,8H+ + Fe3O4；=2Fe3++ Fe2+ +2Fe3+ + Fe=3Fe2+，2H+ + Fe =:Fe2+ + 1 。
酸洗過程產生的廢水中含油大量的Fe2+和Fe3+離子，因此，可以作為資源來使用。 目前回收法主要有真空濃縮冷凍結晶法(減壓蒸發冷凍結晶法)、加酸冷凍結晶法(無蒸發冷凍結晶法)、自然結晶擴散滲析法、聚合硫酸鐵法、加鐵屑生產硫酸亞鐵五種方法，前四種方法大多存在設備投資大、工藝復雜、操作技術要求高的缺點，適用處理廢酸量較大的企業。加鐵屑生產硫酸亞鐵方法對于含有多種其他金屬離子的廢水來說由于結晶分離效果差，會影響廣品純度。
層狀雙輕基復合金屬氧化物(Layered Double Hydroxides,簡稱LDH),又稱水滑石，是一類重要的無機功能材料。其獨特的層狀結構及層板元素和層間陰離子的可調變性受到人們的廣泛關注，經離子交換向層間引入新的客體陰離子可使層狀結構和組成產生相應的變化，因而可以制備一大類具有特殊性質的功能材料。水滑石材料屬于陰離子型層狀化合物。層狀化合物是指具有層狀結構、層間離子具有可交換性的一類化合物，利用層狀化合物主體在強極性分子作用下所具有的可插層性和層間離子的可交換性，將一些功能性客體物質引入層間空隙并將層板距離撐開從而形成層柱化合物。
水滑石化學結構通式為[M2YxM3+X_2Γ [(A11— )χ/η·πιΗ20]，其中M2+為Mg2+，Ni2+， Mn2+，Zn2+，Ca2+，Fe2+，Cu2+ 等二價金屬陰離子；M3+ 為 Al3+，Cr3+，Fe3+，Co3+ 等三價金屬陰離子； A11—為陰離子，如C032—，NO3' CF, OH—，S042—，PO,，C6H4 (COO) 22-等無機和有機離子以及絡合離子，當層間無機陰離子不同，水滑石的層間距不同，同時在水滑石吸附污染物之后，層間距也會增大，以容納更多的污染物。
目前，水滑石類材料的合成方法主要有鹽-堿法、鹽-氧化物法和離子交換法，還衍生出誘導水解法、水熱法、熱處理重新水合法等。其中最常用的方法是共沉淀法，即在一定溫度下用構成水滑石層的金屬離子混合溶液在堿的作用下發生共沉淀來制備。該方法簡單易操作，是常用的制備方法，該方法中需要利用一定量的二價金屬離子和三價金屬離子， 從經濟的角度來看增加了投入；從治理環境的角度來看合成的過程中增加了廢水的產生， 對環境治理提出了新的問題。發明內容
本發明的目的是為克服現有技術中工業酸洗廢水處理成本較高的不足，提供一種簡單易操作、成本低的工業酸洗廢水的處理方法。
本發明采用的技術方案是包括如下步驟O收集酸洗廢水，分析酸洗廢水中Fe2+和Fe3+離子的濃度，并加入適當量的其他三價金屬鹽和二價金屬鹽來調節，使得二價離子摩爾濃度是三價離子摩爾濃度的2 4倍；2)向酸洗廢水中滴加50% 70%的NaOH溶液，直至pH值至8 10為止，滴加時在 300^400 rpm下快速攪拌60 120分鐘，金屬離子通過共沉淀作用，生成水滑石；3)將生成的水滑石沉淀分離后加入鹽酸或硫酸，調節pH至7。
本發明的優點是利用酸洗廢水中的金屬離子，制備具有廣泛應用范圍的水滑石的同時去除酸洗廢水中的重金屬離子和酸，合成得到的產物可以作為吸附材料，繼續用于環境治理，實現以廢治廢。
具體實施方式
將酸洗廢水收集，測其pH值，如果pH過低，可以盡量多的投入一些廢鐵將其中酸消耗掉，一方面增加Fe2+和Fe3+離子的濃度，另一方面可以減少后續堿的加入量。酸洗廢水一般是酸性，盡量多的投入廢鐵后，盡量多的消耗酸，剩下的酸可在以下步驟中加堿調節。
過濾去除酸洗廢水中的固體顆粒，分析其中的Fe2+和Fe3+離子的濃度，并加入適當量的其他三價金屬鹽和二價金屬鹽來調節，如比較便宜的Al3+、Fe3+等和Mg2+、Fe2+等，確保二價離子摩爾濃度是三價離子摩爾濃度的2 4倍。
向酸洗廢水中快速滴加50% 70%的NaOH溶液調節pH值至8 10，滴加時在 300^400 rpm下快速攪拌60 120分鐘，金屬離子通過共沉淀作用，生成水滑石，將生成的水滑石沉淀分離，洗滌廢水中的污染物會隨著沉淀被去除，最后加入鹽酸或硫酸，調節PH 至7左右。
以下進一步提供本發明的3個實施例實施例I將酸洗廢水收集，測其PH值，pH為3. 2，投入一些廢鐵和銹鐵，將其中酸消耗掉，一方面增加Fe2+和Fe3+離子的濃度，另一方面可以減少后續堿的加入量；過濾去除酸洗廢水固體顆粒，分析其中Fe2+和Fe3+離子的濃度，并通過加入其他三價金屬鹽AlCl3，確保二價離子濃度是三價離子濃度的2 4倍；向酸洗廢水中快速滴加70%的NaOH溶液調節pH值至8，滴加時在400 rpm下快速攪拌120分鐘，沉淀分離，洗滌廢水中的污染物會隨著沉淀被去除， 最后加入鹽酸或硫酸，調節PH至7左右。
測定處理后廢水的水質，經分析酸洗廢水中Fe2+和Fe3+離子的濃度，去除率分別為 97. 6% 和 98. 5%ο
實施例2將酸洗廢水收集，測其pH值，pH為3. 8，投入一些廢鐵和銹鐵，將其中酸消耗掉，一方面增加Fe2+和Fe3+離子的濃度，另一方面可以減少后續堿的加入量；過濾去除酸洗廢水固體顆粒，分析其中Fe2+和Fe3+離子的濃度，并通過加入二價金屬鹽MgCl2來調節，確保二價離子濃度是三價離子濃度的2 4倍；向酸洗廢水中快速滴加50%的NaOH溶液調節pH值至 10，滴加時在300 rpm下快速攪拌60分鐘，沉淀分離，洗滌廢水中的污染物會隨著沉淀被去除，最后加入鹽酸或硫酸，調節pH至7左右。
測定處理后廢水的水質，經分析酸洗廢水中Fe2+和Fe3+離子的濃度，去除率分別為 98. 3% 和 98. 1%。
將得到的水滑石加入水中，粉末和水的重量比為I :2，制成懸濁液；再加入質量為水滑石質量1/20的十二烷基苯磺酸鈉，攪拌I小時，沉淀，烘干，研磨，制成有機水滑石。將該有機水滑石用于處理含20 mg/L的對硝基苯的有機廢水，每克水滑石對應的所處理的廢水體積約為I L，快速攪拌60分鐘；反應產物在沉淀池停留30分鐘，固液分離，紫外可見分光光度計測定上清液濃度，污染物去除率為95. 5%。
實施例3將酸洗廢水收集，測其pH值，pH為2. 8，投入一些廢鐵和銹鐵，將其中酸消耗掉，一方面增加Fe2+和Fe3+離子的濃度，另一方面可以減少后續堿的加入量；過濾去除酸洗廢水固體顆粒，分析其中Fe2+和Fe3+離子的濃度，并通過加入二價金屬鹽FeCl2來調節，確保二價離子濃度是三價離子濃度的2 4倍；向酸洗廢水中快速滴加60%的NaOH溶液調節pH值至9， 滴加時在350 rpm下快速攪拌90分鐘，沉淀分離，洗滌廢水中的污染物會隨著沉淀被去除， 最后加入鹽酸或硫酸，調節PH至7左右。
測定處理后廢水的水質，經分析酸洗廢水中Fe2+和Fe3+離子的濃度，去除率分別為 97. 6% 和 98. 7%ο
將該水滑石粉末加入含20 mg/L酸性大紅的染料廢水中，每克水滑石對應的所處理的廢水體積約為I L，快速攪拌60分鐘；反應產物在沉淀池停留30分鐘，固液分離，紫外可見分光光度計測定上清液濃度，污染物去除率為98. 1%。
權利要求
1.一種工業酸洗廢水的處理方法，其特征是包括以下步驟 O收集酸洗廢水，分析酸洗廢水中Fe2+和Fe3+離子的濃度，并加入適當量的其他三價金屬鹽和二價金屬鹽來調節，使得二價離子摩爾濃度是三價離子摩爾濃度的2 4倍； 2)向酸洗廢水中滴加50% 70%的NaOH溶液，直至pH值至8 10為止，滴加時在300^400 rpm下快速攪拌60 120分鐘，金屬離子通過共沉淀作用，生成水滑石； 3)將生成的水滑石沉淀分離后加入鹽酸或硫酸，調節pH至7。
2.根據權利要求I所述的一種工業酸洗廢水的處理方法，其特征是步驟I)中，過濾去除所收集的酸洗廢水中的固體顆粒，測量酸洗廢水的PH值，如果pH過低，盡量多的投入廢鐵。
全文摘要
本發明公開一種環境污染控制中的工業酸洗廢水的處理方法，收集酸洗廢水，分析酸洗廢水中Fe2+和Fe3+離子的濃度，并加入適當量的其他三價金屬鹽和二價金屬鹽來調節，使得二價離子摩爾濃度是三價離子摩爾濃度的2~4倍；2)向酸洗廢水中滴加50%~70%的NaOH溶液，直至pH值至8~10為止，滴加時在300~400rpm下快速攪拌60～120分鐘，金屬離子通過共沉淀作用，生成水滑石；將生成的水滑石沉淀分離后加入鹽酸或硫酸，調節pH至7；利用酸洗廢水中的金屬離子制備具有廣泛應用范圍的水滑石的同時去除酸洗廢水中的重金屬離子和酸，合成得到的產物可以作為吸附材料繼續用于環境治理，實現以廢治廢。
文檔編號C02F9/04GK102976517SQ201210491599
公開日2013年3月20日 申請日期2012年11月28日 優先權日2012年11月28日
發明者李定龍 申請人:常州大學