專利名稱：利用酸洗廢液和廢鋁料制備聚合氯化鋁鐵絮凝劑的方法
技術領域：
本發明涉及一種利用酸洗廢液和廢鋁料制備聚合氯化鋁鐵絮凝劑的方法及其應用，屬于環境化工、廢水處理等技術領域。
背景技術：
為改善鋼材表面結構或對表面進行加工處理，常利用強酸的腐蝕作用對鋼材表面進行清洗，而當清洗進行到一定程度時，洗液中酸濃度降低，需要更換新酸以維持合適的酸洗速度，殘液外排形成高濃度金屬離子及殘酸的廢液，其主要成分是氯化亞鐵溶液。據不完全統計，全國排出的酸洗廢液大于lX106m3/a。酸洗廢液酸性強、濃度高、廢液量大、易形成酸霧，若直接排放會造成嚴重的環境污染，同時也造成廢液中Fe2+、廢酸等有用資源的浪費。如何實現酸洗廢液的資源化，成為國內外研究的熱點，各種綜合利用的技術包括中和堿性廢水、循環再生工藝等，其中制備無機高分子絮凝劑是一個主攻方向。我國鋁型材的產量每年以40%的速度增長，2007年我國的鋁型材產量達到600多萬噸。在生產鋁型材的過程中，會有鋁廢料，如鋁渣、鋁屑、鋁邊角料的產生。鋁廢料的回收，再利用，無論從節約地球上資源、節約成本，還是環境保護、改善人類生態環境等各方面具有十分巨大的意義。20世紀70年代，聚合氯化鋁的成功開發為無機高分子絮凝劑的發展提供了廣闊的前景，80年代關于聚合氯化鋁鐵的第一件歐洲專利公布之后，人們轉而研究聚合氯化鋁鐵。聚合氯化鋁鐵是一種性能優良的無機高分子絮凝劑，它把聚合氯化鋁和聚合氯化鐵二者的優點結合起來，既具有鋁鹽絮凝劑較好的電中和、吸附、架橋和卷掃絮凝作用，除濁效果好，對設備管路腐蝕性小等優點；又具有鐵鹽絮凝劑沉降快、低溫處理性能好、適應PH值范圍廣、易于分離等優點。
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目前利用酸洗廢液制備聚合氯化鐵的專利和文獻已有很多,其中如中國專利申請公布號為 CN1266819A、CN1789147A、CN101780986A、CN102502747A、CN102603015A 的專利。但利用鋁原料和酸洗廢液為原材料，調節合適PH環境，輔以氧化劑，通過氧化聚合的方法制備聚合氯化鋁鐵的報道很少。專利CN101074128A用鋁酸鈣粉和酸洗廢液生產的聚合氯化鐵鋁混凝劑產品鹽基度過低，且需要加入穩定劑。專利CN102372308A采用鋁原料(鋁礬土或氫氧化鋁粉)和酸洗廢液制備聚合氯化鋁鐵，其母液制備過程對壓力的要求嚴格。黃勇強(電鍍廢酸制備絮凝劑聚合氯化鋁鐵及其應用研究，水處理技術，2010，36(12),113^116)用鋁酸鈣粉和電鍍廢酸為原料，以催化氧化的方法制備聚合氯化鋁，雖然工藝簡單，但其使用的氧化劑為亞硝酸鈉，氧化效率不高，在制備過程中引入亞硝酸根離子對環境及人體健康均有副作用。
發明內容
本發明目的在于提供一種利用酸洗廢液和廢鋁料制備聚合氯化鋁鐵絮凝劑的方法及其應用，解決酸洗廢液的污染問題，同時將廢物充分利用，變廢為寶。
本發明提供一種利用酸洗廢液和廢鋁料制備聚合氯化鋁鐵絮凝劑的方法具有以下步驟
(1)用廢鋁料和工業鹽酸在常壓狀態下，放入耐酸容器內反應，當PH升至O.8^1. 3時，進行過濾，生成含鋁溶液；
(2)在酸洗廢液中加入廢鋁料使其完全溶解后，其溶液的pH升至1.6^2. 0，生成含鐵溶液；
(3 )將步驟(I)中的含鋁溶液和步驟(2 )中的含鐵溶液按比例投入抗腐蝕反應容器中，加堿調節混合液的PH值為1. 9^3. O ；
(4)將反應容器混合液的溫度控制在65 85°C，慢速攪拌，加入氧化劑，反應3(Γ60分鐘，停止加熱，陳化2 3小時，制得聚合氯化鋁鐵絮凝劑。上述步驟(I)中，廢鋁料為鋁材在加工過程中產生的鋁邊角料、鋁屑及鋁渣；其中鋁含量為70 80%。上述步驟(I)中，含鋁溶液中Al (III)濃度為7(Tl00g/L。上述步驟(2)中，酸洗廢液為鋼鐵酸洗廢液，所含的游離酸為鹽酸，其中Fe( II )濃度為 160 175g/L，Fe(III)濃度為 15 20g/L。上述步驟(3)中，鋁與鐵的摩爾比為6 9:4 I。上述步驟(4)中，氧化劑為氯酸鈉，以固體形式或溶液形式投加。本發明還提供一種上述的聚合氯化鋁鐵絮凝劑用于廢水處理過程中的除濁、脫色、除油及其它固液分離過程。
與現有技術相比，本發明具有如下有益效果1.利用鋼鐵酸洗廢液和廢鋁料作為制備的原料，兩者均為工業生產中產生的廢料，降低了制備聚合氯化鋁鐵的成本，同時也實現了酸洗廢液和廢鋁料的綜合利用，減輕了酸洗廢液對環境的污染。2.采用氧化性很強的氯酸鈉作為氧化劑，氧化速度快，效率高，能將酸洗廢液中的Fe2+全部氧化成Fe3+，制備的聚合氯化鋁鐵絮凝劑穩定性強。3.采用先調整鹽基度后氧化聚合的方法，在溶解廢鋁料的過程中控制pH，使溶液的PH值自發地上升，從而可以只加少量堿而使溶液pH值升高，降低制備聚合氯化鋁鐵的成本。4.整個制備過程均在常壓下進行，對設備的要求低，整套工藝操作簡單，可以靈活控制制備原料中鋁鐵的比例，使絮凝劑的應用范圍更廣泛。
具體實施例方式本發明以下結合實施案例做進一步的描述，但并不限制本發明。實施例1
(1)取鋁含量為70%的廢鋁料50g，工業鹽酸(HCl為23%)740g，投入到耐酸反應容器內。當溶液PH=LO時，過濾，濾液即為含鋁溶液；
(2)取鋼鐵酸洗廢液55g，廢鋁料O.22g，投入到耐酸反應容器中，待完全溶解，溶液為PH=L 8的含鐵溶液；
(3 )將步驟(I)中的含鋁溶液和步驟(2 )中的含鐵溶液投入抗腐蝕反應容器中，邊攪拌邊滴加2mol/L的氫氧化鈉溶液，當pH=l. 91時，加熱，將溫度控制在75°C，慢速攪拌，加入氯酸鈉2. 4g，反應40分鐘，停止加熱，陳化3小時即為Al2O3含量10. 2%，Fe2O3含量1. 8%，鹽基度為40. 6%的聚合氯化鋁鐵成品。實施例2
(1)取鋁含量為75%的廢鋁料43g，工業鹽酸(HCl為25%)620g，投入到耐酸反應容器內。當溶液PH=L I時，過濾，濾液即為含鋁溶液；
(2)取鋼鐵酸洗廢液105g，廢鋁料O.45g，投入到耐酸反應容器中，待完全溶解，溶液為PH=L 9的含鐵溶液；
(3 )將步驟(I)中的含鋁溶液和步驟(2 )中的含鐵溶液投入抗腐蝕反應容器中，邊攪拌邊滴加2mol/L的氫氧化鈉溶液，當pH=l. 98時，加熱，將溫度控制在70°C，慢速攪拌，加入氯酸鈉4. 5g，反應50分鐘，停止加熱，陳化2小時即為Al2O3含量8. 6%，Fe2O3含量3. 4%，鹽基度為39. 8%的聚合氯化鋁鐵成品。實施例3
(1)取鋁含量為80%的廢鋁料35 g，工業鹽酸(HCl為26%)520g，投入到耐酸反應容器內。當溶液PH=O. 9時，過濾，濾液即為含鋁溶液；
(2)取鋼鐵酸洗廢液150g，廢鋁料O.6g，投入到耐酸反應容器中，待完全溶解，溶液為pH=l. 7的含鐵溶液；
(3 )將步驟(I)中的含鋁溶液和步驟(2 )中的含鐵溶液投入抗腐蝕反應容器中，邊攪拌邊滴加2mol/L的氫氧化鈉溶液，當pH=2. 35時，加熱，將溫度控制在75°C，慢速攪拌，加入氯酸鈉6. 5g，反應40分鐘，停止加熱，陳化3小時即為Al2O3含量7. 1%，Fe2O3含量4. 8%，鹽基度為47. 1%的聚合氯化鋁鐵成品。實施例4
(1)取鋁含量為78%的廢鋁料30g，工業鹽酸(HCl為25%)440g，投入到耐酸反應容器內。當溶液PH=L I時，過濾，濾液即為含鋁溶液；
(2)取鋼鐵酸洗廢液190g，廢鋁料O.82g，投入到耐酸反應容器中，待完全溶解，溶液為PH=L 9的含鐵溶液；
(3 )將步驟(I)中的含鋁溶液和步驟(2 )中的含鐵溶液投入抗腐蝕反應容器中，邊攪拌邊滴加2mol/L的氫氧化鈉溶液，當pH=2. 97時，加熱，將溫度控制在70°C，慢速攪拌，加入氯酸鈉8. 2g，反應40分鐘，停止加熱，陳化3小時即為Al2O3含量5. 8%，Fe2O3含量6. 1%，鹽基度為54. 6%的聚合氯化鋁鐵成品。
權利要求
1.一種利用酸洗廢液和廢鋁料制備聚合氯化鋁鐵絮凝劑的方法，其特征在于具有以下步驟(1)用廢鋁料和工業鹽酸在常壓狀態下，放入耐酸容器內反應，當PH升至O.8^1. 3時， 進行過濾，生成含鋁溶液；(2)在酸洗廢液中加入廢鋁料使其完全溶解后，其溶液的pH升至1.6 2.0，生成含鐵溶液；(3 )將步驟(I)中的含鋁溶液和步驟(2 )中的含鐵溶液按比例投入抗腐蝕反應容器中， 加堿調節混合液的PH值為1. 9^3. O ；(4)將反應容器混合液的溫度控制在65 85°C，慢速攪拌，加入氧化劑，反應3(Γ60分鐘，停止加熱，陳化2 3小時，制得聚合氯化鋁鐵絮凝劑。
2.根據權利要求1所述的制備聚合氯化鋁鐵絮凝劑的方法，其特征在于上述步驟(I) 中，廢鋁料為鋁材在加工過程中產生的鋁邊角料、鋁屑及鋁渣；其中鋁含量為7(Γ80%。
3.根據權利要求1所述的制備聚合氯化鋁鐵絮凝劑的方法，其特征在于上述步驟(I) 中，含鋁溶液中Al (III)濃度為7(Tl00g/L。
4.根據權利要求1所述的制備聚合氯化鋁鐵絮凝劑的方法，其特征在于上述步驟(2)中，酸洗廢液為鋼鐵酸洗廢液，所含的游離酸為鹽酸，其中Fe( II )濃度為16(Tl75g/L， Fe(III)濃度為 15 20g/L。
5.根據權利要求1所述的制備聚合氯化鋁鐵絮凝劑的方法，其特征在于上述步驟(3) 中,鋁與鐵的摩爾比為6 9:4 I。
6.根據權利要求1所述的制備聚合氯化鋁鐵絮凝劑的方法，其特征在于上述步驟(4) 中，氧化劑為氯酸鈉，以固體形式或溶液形式投加。
全文摘要
本發明公開了一種利用酸洗廢液和廢鋁料制備聚合氯化鋁鐵絮凝劑的方法，本方法制備的聚合氯化鋁鐵絮凝劑采用廢鋁料經酸溶后與酸洗廢液混合、氫氧化鈉調節pH、強氧化物氧化聚合而成；與現有技術相比，原料便宜且來源廣泛，工藝簡單易操作；通過控制廢鋁料量的加入調節pH，有效降低產品成本；靈活控制制備原料中鋁鐵的比例，應用范圍更加廣泛。
文檔編號C02F1/52GK103043759SQ20121053966
公開日2013年4月17日 申請日期2012年12月14日 優先權日2012年12月14日
發明者湯兵, 盧志剛 申請人:廣東工業大學