專利名稱：利用鋼鐵酸洗液生產催化劑的方法及處理污水的方法
技術領域：
本發明涉及一種利用鋼鐵酸洗液生產催化劑的方法及處理污水的方法，特別涉及一種利用廢棄鋼鐵酸洗液生產電化學處理污水用催化劑的方法及一種利用廢棄鋼鐵酸洗液處理污水的方法。
背景技術：
鋼鐵的酸洗處理是鋼鐵生產中必不可少的環節。鋼鐵的深加工生產過程中，為了進行精密加工和防腐處理都必須進行鋼鐵表面的氧化層酸洗處理，如鋼帶的冷軋前處理，如型鋼、帶鋼的鍍鋅前處理等等，處理量約鋼鐵總量的20%以上，因此酸洗鋼鐵的產生的廢 酸量巨大，并因此產生的廢酸處理費用和帶來的環境污染的風險也非常巨大。大型的鋼鐵酸洗企業都必須對酸洗廢液進行無害化處理，目前較好的處理方法有電解法和蒸發氧化法。電解法是利用電化學原理從廢酸液中提取鐵粉后，還原酸液的酸度，再將其摻入新的酸液中作為酸洗液來達到廢酸液回收利用的目的。該方法存在有如下不足1、雖然技術含量高，但是投資大，同時處理成本也非常高，通常回收一噸廢酸液扣除回收的鐵粉和酸液的收入后凈成本還高達1500元/噸以上；2、回收的酸液摻入新酸中會導致酸洗液酸度不穩定，從而影響酸洗生產的工藝穩定性。蒸發氧化法是將需要處理的廢酸直接加溫，將廢酸液中的水分蒸發而殘留固體為氯化鐵(FeCl2)和氧化鐵(FeO)。該方法成本略低于電解法，但也存在有如下不足1、廢酸液中的殘留鹽酸也隨著水蒸汽的蒸發而散發到空氣中或水汽冷凝后溶入污水中而產生了較為嚴重的二次污染；2、固體氯化鐵和氧化鐵的混合物幾乎無再利用價值(因提純成本高)也造成了資源的嚴重浪費和固體廢棄物的二次污染。小型鋼鐵酸洗企業的酸洗廢液則多數直接稀釋后排入水系中，對環境造成極大影響。
發明內容
本發明提供了利用鋼鐵酸洗液生產催化劑的方法及處理污水的方法，其克服了背景技術中廢棄鋼鐵酸洗液所存在的危害。本發明解決其技術問題的所采用的技術方案之一是利用鋼鐵酸洗液生產催化劑的方法，它包括步驟10，用于化驗并計算廢棄鋼鐵酸洗液中二價Fe三價Fe質量；步驟20，用于往酸洗液中加入磷酸二氫鈉；步驟30，按總Fe量和磷酸三鈉質量比為I 20 I取磷酸三鈉，加入含鹽酸5% 20%的鹽酸溶液中；步驟40，用于混合步驟20和步驟30制成的溶液；步驟50，按總Fe量和氯酸鈉質量比為I 20 I取氯酸鈉，加入含鹽酸3% 10%的鹽酸溶液中；步驟60，將步驟50制成的溶液加入步驟40制成的溶液，然后使溶液溫度保持在50 80度，同時攪拌；
步驟70，取步驟60制成的溶液，并保持在50 80度，攪拌充分反應I 24小時，然后冷卻至室溫，即制成電化學處理污水專用催化劑。一較佳實施例之中所述步驟20，按總Fe量和磷酸二氫鈉質量比為I. 5 O. 01 I取磷酸二氫鈉，加入廢棄鋼鐵酸洗液中，然后使溶液溫度保持在55 80度，攪拌至完全溶解，并等至呈清液狀，以制成穩定型強的聚合氯化鐵溶液。本發明解決其技術問題的所采用的技術方案之二是利用鋼鐵酸洗液處理污水的方法，它包括步驟10，用于化驗并計算廢棄鋼鐵酸洗液中二價Fe三價Fe質量；步驟20，用于往酸洗液中加入磷酸二氫鈉；步驟30，按總Fe量和磷酸三鈉質量比為I 20 I取磷酸三鈉，加入含鹽酸5% 20%的鹽酸溶液中；步驟40，用于混合步驟20和步驟30制成的溶液；步驟50，按總Fe量和氯酸鈉質量比為I 20 I取氯酸鈉，加入含鹽酸3% 10%的鹽酸溶液中；步驟60，將步驟50制成的溶液加入步驟40制成的溶液，然后使溶液溫度保持在50 80度，同時攪拌；步驟70，取步驟60制成的溶液，并保持在50 80度，攪拌充分反應I 24小時，然后冷卻至室溫，即制成電化學處理污水專用催化劑；步驟80，將步驟70制成的催化劑加入污水中，催化劑中的Fe離子Cl離子在電化學降解污水中起到提高電導率和催化有機物、氨氮分解的作用，催化劑也會起到絮凝污水中的雜質、懸浮物質、有機物的作用。一較佳實施例之中所述步驟20，按總Fe量和磷酸二氫鈉質量比為I. 5 O. 01 I取磷酸二氫鈉，加入廢棄鋼鐵酸洗液中，然后使溶液溫度保持在55 80度，攪拌至完全溶解，并等至呈清液狀，以制成穩定型強的聚合氯化鐵溶液。本技術方案與背景技術相比，它具有如下優點直接利用鋼鐵酸洗廢液添加一些化學品并進行聚合反應生產出電化學處理污水專用催化劑、進行污水處理，它克服了背景技術所存在的不足，且產生如下技術效果a、將廢酸的處理成本降至最低處；b、循環利用以產生有用產品，是一種完全環境友好形式的無害化處理方法；C、提高污水電導率和電催化性能，提高污水電氣浮效果，使其兼有了化學絮凝和電催化雙重的效果，使電化學污水降解機的能效得到大幅提高；d、降低污水處理成本，根絕廢酸排放，節約大量NaCl資源；e、減少沉淀池的容量，降低污水系統的投資成本。
具體實施例方式一種利用廢棄鋼鐵酸洗液生產電化學處理污水用催化劑的方法，它包括步驟10,用于化驗并計算廢棄鋼鐵酸洗液中氯化鐵質量,鐵的質量,所述氯化鐵包括FeCl2 (氯化亞鐵)和FeCl3。
步驟20，加入磷酸二氫鈉以制成聚合氯化鐵溶液；本實施例之中，按總Fe量(鐵元素質量)和磷酸二氫鈉(如NaH2PO4. 2H20)質量比為I. 5 O. 01 I取磷酸二氫鈉，力口入廢棄鋼鐵酸洗液中，然后使溶液溫度升高并保持在55 80度，最好保持在55-65度，高速攪拌至完全溶解，并等至呈清液狀，以制成穩定型強的聚合氯化鐵溶液。步驟30，按總Fe量和磷酸三鈉(如Na3PO4)質量比為I 20 I取磷酸三鈉，力口入含鹽酸5% 20% (質量)的鹽酸溶液中，所述磷酸三鈉和鹽酸溶液的質量比為I : 5 15 ;其中最好鹽酸溶液中鹽酸質量含量為5-10% ;最好磷酸三鈉和鹽酸溶液的質量比為I 8 12，如 I 10 ；步驟40，用于混合步驟20和步驟30制成的溶液；步驟50，按總Fe量和氯酸鈉(如NaClO3)質量比為I 20 I取氯酸鈉，加入含鹽酸3% 10% (質量)的鹽酸溶液中，所述氯酸鈉和鹽酸溶液的質量比為I : 5 15; 其中最好鹽酸溶液中鹽酸質量含量為5-7%，如6% ;最好氯酸鈉和鹽酸溶液的質量比為I 8 12，如 I : 10 ;及步驟60，將步驟50制成的溶液加入步驟40制成的溶液，然后使溶液溫度保持在50 80度，同時高速攪拌，以使得氯酸鈉溫和地加入溶液，避免激烈反應(爆炸)；步驟70，取步驟60制成的溶液，并保持在50 80度，高速攪拌充分反應I 24小時，然后冷卻至室溫，即制成電化學處理污水專用催化劑。本步驟中，保持在50 80度，高速攪拌充分反應I 24小時，是為了使溶液發生聚合反應，以形成三價鐵的聚合氯化鐵溶液。一種利用廢棄鋼鐵酸洗液處理污水的方法，它包括步驟10,用于化驗并計算廢棄鋼鐵酸洗液中氯化鐵質量,鐵的質量,所述氯化鐵包括FeCl2 (氯化亞鐵)和FeCl3。步驟20,按總Fe量(鐵元素質量)和磷酸二氫鈉(如NaH2PO4. 2H20)質量比為1.5 O. 01 I取磷酸二氫鈉，加入廢棄鋼鐵酸洗液中，然后使溶液溫度保持在55 80度，最好保持在55-65度，高速攪拌至完全溶解，并直至呈清液狀，以制成穩定型強的聚合氯化鐵溶液。步驟30，按總Fe量和磷酸三鈉(如Na3PO4)質量比為I 20 I取磷酸三鈉，力口入含鹽酸5% 20% (質量)的鹽酸溶液中，所述磷酸三鈉和鹽酸溶液的質量比為I : 5 15 ;其中最好鹽酸溶液中鹽酸質量含量為5-10% ;最好磷酸三鈉和鹽酸溶液的質量比為I 8 12，如 I 10 ；步驟40，用于混合步驟20和步驟30制成的溶液；步驟50，按總Fe量和氯酸鈉(如NaClO3)質量比為I 20 I取氯酸鈉，加入含鹽酸3% 10% (質量)的鹽酸溶液中，所述氯酸鈉和鹽酸溶液的質量比為I : 5 15;其中最好鹽酸溶液中鹽酸質量含量為5-7%，如6% ;最好氯酸鈉和鹽酸溶液的質量比為
I 8 12，如 I : 10 ;及步驟60，將步驟50制成的溶液加入步驟40制成的溶液，然后使溶液溫度保持在50 80度，同時高速攪拌；步驟70，取步驟60制成的溶液，并保持在50 80度，高速攪拌充分反應I 24小時，然后冷卻至室溫，即制成電化學處理污水專用催化劑；
步驟80，將步驟70制成的催化劑加入污水中，催化劑中的Fe離子Cl離子在電化學降解污水設備中起到提高電導率和催化有機物、氨氮分解的作用，使電化學污水降解機的能效得到大幅提高。而且，催化劑也會起到絮凝污水中的雜質、懸浮物質、有機物的作用。一般在電化學污水處理中加入適量的NaCl可提高污水的電導率和電催化性能。而采用該專用催化劑在提高電導率和電催化性能的同時，還使電氣浮效果大大提高，使其兼有了化學絮凝和電催化雙重的效果。因采用廢棄液循環利用使其成本大大低于NaCl且根絕了廢酸排放，并節約了大量NaCl資源。視污水中有害物之多少，添加本催化劑萬分之五至千分之十。本發明是利用鋼鐵酸洗液直接生產出可用于電化學方法處理污水時添加的專用催化劑產品。該產品只須在廢棄酸洗液中添加一些化學產品并進行反應，生產過程中無三廢排放，是一種環保綠色的環境友好型電化學污水處理專用催化劑。該催化劑可大大提高 電化學污水處理機的氣浮法去除有害物(COD)的效率。并提高污水的電導率和利用Fe離子的還原性，還原重金屬使之沉淀，從而降低污水處理的成本。同時使用該催化劑處理的污水無須添加絮凝劑即可自行沉淀澄清水質，使水體清澈透明，也降低了污水的處理成本，縮短了處理后水體的沉淀時間，從而減少了沉淀池的容量，降低了污水系統的投資成本。以上所述，僅為本發明較佳實施例而已，故不能依此限定本發明實施的范圍，即依本發明專利范圍及說明書內容所作的等效變化與修飾，皆應仍屬本發明涵蓋的范圍內。
權利要求
1.利用鋼鐵酸洗液生產催化劑的方法，其特征在于它包括 步驟10，用于化驗并計算廢棄鋼鐵酸洗液中二價Fe三價Fe質量； 步驟20，用于往酸洗液中加入磷酸二氫鈉； 步驟30，按總Fe量和磷酸三鈉質量比為I 20 I取磷酸三鈉，加入含鹽酸5 % 20%的鹽酸溶液中； 步驟40，用于混合步驟20和步驟30制成的溶液； 步驟50，按總Fe量和氯酸鈉質量比為I 20 I取氯酸鈉，加入含鹽酸3% 10%的鹽酸溶液中； 步驟60，將步驟50制成的溶液加入步驟40制成的溶液，然后使溶液溫度保持在50 80度，同時攪拌； 步驟70，取步驟60制成的溶液，并保持在50 80度，攪拌充分反應I 24小時，然后冷卻至室溫，即制成電化學處理污水專用催化劑。
2.根據權利要求I所述的利用鋼鐵酸洗液生產催化劑的方法，其特征在于所述步驟20，按總Fe量和磷酸二氫鈉質量比為1.5 0.01 I取磷酸二氫鈉，加入廢棄鋼鐵酸洗液中，然后使溶液溫度保持在55 80度，攪拌至完全溶解，并等至呈清液狀，以制成穩定型強的氯化鐵溶液。
3.利用鋼鐵酸洗液處理污水的方法，其特征在于它包括 步驟10，用于化驗并計算廢棄鋼鐵酸洗液中二價Fe三價Fe質量； 步驟20，用于往酸洗液中加入磷酸二氫鈉； 步驟30，按總Fe量和磷酸三鈉質量比為I 20 I取磷酸三鈉，加入含鹽酸5 % 20%的鹽酸溶液中； 步驟40，用于混合步驟20和步驟30制成的溶液； 步驟50，按總Fe量和氯酸鈉質量比為I 20 I取氯酸鈉，加入含鹽酸3% 10%的鹽酸溶液中； 步驟60，將步驟50制成的溶液加入步驟40制成的溶液，然后使溶液溫度保持在50 80度，同時攪拌； 步驟70，取步驟60制成的溶液，并保持在50 80度，攪拌充分反應I 24小時，然后冷卻至室溫，即制成電化學處理污水專用催化劑； 步驟80，將步驟70制成的催化劑加入污水中，催化劑中的Fe離子Cl離子在電化學降解污水中起到提高電導率和催化有機物、氨氮分解的作用，催化劑也會起到絮凝污水中的雜質、懸浮物質、有機物的作用。
4.根據權利要求3所述的利用鋼鐵酸洗液處理污水的方法，其特征在于所述步驟20，按總Fe量和磷酸二氫鈉質量比為I. 5 O. 01 I取磷酸二氫鈉，加入廢棄鋼鐵酸洗液中，然后使溶液溫度保持在55 80度，攪拌至完全溶解，并等至呈清液狀，以制成穩定型強的聚合氯化鐵溶液。
全文摘要
本發明公開了利用鋼鐵酸洗液生產催化劑的方法及處理污水的方法。處理污水的方法包括步驟10，獲取酸洗液中二價和三價Fe質量；步驟20，往酸洗液中加入磷酸二氫鈉以制成氯化鐵溶液；步驟30，將磷酸三鈉加入鹽酸溶液中；步驟40，混合步驟20和步驟30制成的溶液；步驟50，將氯酸鈉加入鹽酸溶液中；步驟60，將步驟50制成的溶液加入步驟40制成的溶液，攪拌；步驟70，取步驟60制成的溶液，并保持在50～80度，攪拌充分反應，然后冷卻至室溫，即制成電化學處理污水專用催化劑；步驟80，將步驟70制成的催化劑加入污水中，催化劑中的Fe離子Cl離子在電化學降解污水設備中起到提高電導率和催化有機物、氨氮分解的作用，提高電化學污水降解機的能效。
文檔編號B01J23/745GK102863031SQ20111018872
公開日2013年1月9日 申請日期2011年7月6日 優先權日2011年7月6日
發明者羅烈明, 黃令 申請人:福建方明環保科技有限公司