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酸洗废液生产三氯化铁的方法

  • 在钢铁加工行业和整个电镀行业,常需用盐酸洗液对钢铁件表面和电镀件表面进行清洗,以除去其表面的铁锈。在酸洗过程中,盐酸洗液中的盐酸不断被消耗,同时其中的二价铁离子也在不断随着盐酸的消耗而增加,直至该盐酸洗液不再对镀件具有清洗作用。此时所产生了洗涤废液即为酸洗废液,其中主要成分是氯化亚铁溶液。该废液在金属表面酸洗处理过程中排放量大,若废液处理不当对环境影响较大。由此全国每年要排出数百万立方米的酸洗废液,且随着钢材产量和人们对钢件电镀件表面质量要求的提高,所产生的酸洗废液量也在增加。酸洗废液的特点是浓度高、废液量大、温度也高达50-100℃,因此必须对其进行处理,否则将造成严重的环境污染,而且影响企业的效益,工业上一般采用中和氧化沉淀法、硫酸亚铁结晶沉淀+氧化中和沉淀法、深井处理法等处理,但工艺复杂、设备投资大、技术要求高、成本高。
    三氯化铁是一种无机高分子混凝剂,自从20世纪80年代在日本合成以来,凭其优良的应用性能备受人们的关注,不仅具有安全无生物毒性,而且有形成的矶花大结构密实、用量少、沉降快、污泥脱水性好等优点。尤其对于处理低温、低浊度废水有优势。在生活用水、工业用水、市政污水、工业废水和石油污水的处理中。都有显著的除浊、除油、脱色效果,也有降低COD的能力,故有广阔的市场应用前景。
    目前虽已有利用盐酸酸洗废液结晶氯化亚铁和聚合氯化铁的报道。其中制备结晶氯化亚铁的工艺是直接蒸发浓缩结晶,而制备三氯化铁则是采用直接氧化法或催化氧化法,如武汉大学王宏宇(博士论文)及曾小君(从钢铁酸洗 废液制备聚合氯化铁及其应用研究,重庆环境科学,2003,25(12)34-36),都是用氯酸钠直接氧化制聚合氯化铁,虽然该工艺简单、设备投资少、反应快,但需消耗较多且价格昂贵的氯酸钠,所得产品成本高。另外,用氯酸钠作催化剂,且需在反应前加入价格较高的磷酸盐稳定剂;在反应后期加酸或碱来调节三氯化铁的碱化度。有工艺复杂,生产成本高、和稳定性差的缺点。以氧气或空气为氧化剂,亚硝酸钠为催化剂制备三氯化铁的研究,其不足之处是生产成本较高,反应时间长,产品不稳定(盐基度大于4时,存放不到一周就析出沉淀),且残留在水体中的亚硝酸盐对生物有毒害作用,及易使人体发生致癌病变。
    本发明的目的是提供一种用酸洗废液制备聚合氯化铁的方法,不仅解决了酸洗废液的污染问题,同时制得了具有高附加值的无机净水剂化工产品,具有投资少、见效快、不产生二次污染,真正达到了“以废制废,变废为宝”的目的。
    为达上述发明目的,用酸洗废液制备三氯化铁的方法为:将600体积份的Fe(II)浓度为80-170g/L的盐酸酸洗废液、8.8-19.8体积份浓度为65-68%的浓硝酸和37.3-83.4体积份浓度为36-38%的浓盐酸,加入耐腐蚀的反应器中,在1.0-3.0个标准大气压和持续通氧的条件下,控制温度在50-120℃,反应40-90分钟,制得三氯化铁产品。
    作为一种优选方案,所述盐酸酸洗废液中Fe(II)的浓度为160-165g/L。
    所述反应器可为反应釜或反应塔。当使用反应釜时,反应在搅拌的条件下进行;当使用反应塔时,可采用喷射式或填料式反应塔,以利于气液接触面增大。
    所述反应器中的优选压力为1.0-1.5个标准大气压。
    反应的最佳温度为90-95℃左右。
    最佳的反应时间为60-70分钟左右。
    与现有技术相比,本法具有如下优点:
    1、减少了反应后期加酸或碱调节产品碱化度的步骤,不仅节省了原料、降低了生产成本,而且省去了熟化工段,提高了生产能力,使反应时间从数小时降为40-90分钟。
    2、因为不需要用氯酸钠等价格高的强氧化剂,所得产品成本低,约为直接氧化法制备聚合氯化铁成本的三分之二。
    3、与亚硝酸钠催化氧化法比较,反应时间大大缩短,产品稳定性强(放置6个月未产生沉淀)且无生物毒性,降低了成本。
    4、该工艺具有投资少、见效快、生产能力大、不产生二次污染的特点,由本法所得的聚合氯化铁性能优良、质量稳定。
  • 实施例1
    将Fe(II)含量为165g/L的盐酸酸洗废液600L、19.8L浓度为65-68%的浓硝酸和80L浓度为36-38%的浓盐酸加入耐腐蚀的反应釜中,充分搅拌,在1.0个大气压和持续通氧条件下,控制温度在90℃左右,反应90min,制得盐基度为8-16%,总铁含量为13.8%,Fe(II)<0.1%性能稳定的三氯化铁产品。
  • 实施例2
    将Fe(II)含量为145g/L的盐酸酸洗废液600L、16L浓度为65-68%的浓硝酸和70L浓度为36-38%的浓盐酸加入耐腐蚀的反应釜中,充分搅拌,在1.2个大气压和持续通氧的条件下,控制温度在95℃左右,反应70min,制得盐基度为8-16%,Fe(II)<0.1%性能稳定的三氯化铁产品。
  • 实施例3
    将Fe(II)含量为110g/L的盐酸酸洗废液600L、12L浓度为65-68%的浓硝酸和50L浓度为36-38%的浓盐酸加入耐腐蚀的反应釜中,充分搅拌,在1.5个大气压和持续通氧的条件下,控制温度在110℃左右,反应60min,制得盐基度为8-16%,Fe(II)<0.1%性能稳定的产品。
  • 实施例4
    将Fe(II)含量为80g/L的盐酸酸洗废液600L、9L浓度为65-68%的浓硝酸和41L浓度为36-38%的浓盐酸加入耐腐蚀的反应釜中,充分搅拌,在2.5个大气压和持续通氧的条件下,控制温度在120℃左右,反应50min,制得盐基度为8-16%,Fe(II)<0.1%性能稳定的三氯化铁产品。
  • 实施例5
    将Fe(II)含量为90g/L的盐酸酸洗废液600L、9.9L浓度为65-68%的浓硝酸和42L浓度为36-38%的浓盐酸加入耐腐蚀的喷射塔中,在1.0个大气压和持续通氧的条件下,控制温度在90℃左右,反应60min,制得盐基度为8-16%,Fe(II)<0.1%性能稳定的三氯化铁产品。
  • 实施例6
    将Fe(II)含量为90g/L的盐酸酸洗废液600L、9.9L浓度为65-68%的浓硝酸和42L浓度为36-38%的浓盐酸加入耐腐蚀的填料塔中,在3个大气压和持续通氧的条件下,控制温度在90℃左右,反应60min,制得盐基度为8-16%,Fe(II)<0.1%性能稳定的三氯化铁产品。
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