一种不锈钢酸洗废硫酸溶液的回收利用方法技术

本发明专利技术公开了一种不锈钢酸洗废硫酸溶液的回收利用方法，具体包括以下步骤：(1)将不锈钢酸洗废硫酸进行预处理，采用1微米级过滤器精过滤除去细小颗粒杂质而得到预处理液。(2)将预处理液用周期反向脉冲电源扩散渗析‑电渗析器进行硫酸和金属盐溶液的分离回收分别获得回收酸和残液。(3)回收酸返回车间产线再用；残液加入适量的磷酸钠和碱剂除去铬等重金属杂质后氧化制备水处理剂聚合硫酸铁。本发明专利技术方法利用周期反向脉冲电源扩散渗析‑电渗析器实现酸与金属离子的高效分离，该技术方法运行成本低，资源得以充分回收利用，经济和环保效益好。

A recycling method of waste sulfuric acid solution from stainless steel pickling

【技术实现步骤摘要】
一种不锈钢酸洗废硫酸溶液的回收利用方法
本专利技术涉及废液回收利用
，尤其涉及一种不锈钢酸洗废硫酸溶液的回收利用方法。
技术介绍
在钢铁产品生产加工过程中，为了使钢材产品表面光滑平整无锈蚀物，钢铁构件需要采用矿酸将其表面的金属氧化物层清洗掉，清洗后的酸液因含有大量亚铁、铬、镍、锰等重金属而成为废酸，国家已经将此类废硫酸列入《国家危险废物名录》。作为一个生产、加工不锈钢的大国，近几年中国钢铁企业每年产生的酸洗废硫酸近1000万吨。如何经济、高效、清洁地处理不锈钢酸洗废硫酸具有重大意义。目前对于不锈钢酸洗废硫酸的处理方法主要有以下几种：(1)中和法，是常见的处理方法，即向不锈钢酸洗废硫酸投加适量的碱性药剂(如液碱、纯碱、生/熟石灰、碳酸钙等一种或者多种配合使用)，利用酸碱中和反应及水解沉淀反应等原理达到将酸洗废硫酸中的硫酸中和掉并使金属离子以氢氧化物或者难溶性盐的形式沉淀下来，通过压滤设备将固液分离。滤渣为固废，需进一步无害化处理；滤液为高盐溶液，往往达不到排放标准，需经过污水处理站进一步处理才能排放。(2)焚烧法，将酸洗废酸投入高温焚烧炉进行焚烧处理，该法能耗高、产生大量有毒有害尾气需要处理，设备投入和运行成本巨大，同时也会产生一定量的炉渣固废。(3)加酸置换析晶法，该法用于盐酸体系、硝酸体系的酸洗废酸的效果较好，基本工艺是把酸洗废酸浓缩到一定程度后加入硫酸，利用硫酸亚铁盐的低溶解度和同离子效应，促使亚铁离子以硫酸亚铁盐的形式分离出来，母液调整含量后回用于酸洗工段。(5)萃取法，根据萃取剂及工艺的不同，其萃取对象可分为酸萃取和金属萃取两种工艺方法，酸萃取工艺是指采用专用的萃取剂，该萃取剂只把酸从废酸中萃取出来而不会萃取废酸中的金属离子，从而达到分离回收酸的目的；而金属离子萃取工艺是指在特定条件下，萃取剂萃取某种金属离子，从而达到各金属离子分别回收利用的目的；但不管采用何种萃取工艺，萃取法的缺点是采用了有机萃取剂等可燃或者会造成二次污染的原材料，且工艺路线长，投入和运行成本高，工艺技术要求严苛。(6)膜技术，一种应用具有特定结构和基团的高分子聚合物选择性半透膜的技术，膜通过其本身具有先择透过性的功能特点，只允许所选择的离子通过，不被先择的离子或大分子物质则被截留下来达到酸和盐分离的目的。目前，工业应用较为成熟的处理废酸分别回收酸和金属盐的膜技术是扩散渗透和电渗析；扩散渗析具有运行成本低，工艺操作简单等特点，但它的缺点是处理废硫酸时硫酸的回收率一般只在80％左右，金属离子的截留率在90％左右，还有相当一部分酸没有能充分回收；电渗析相对扩散渗析而言，它提高了酸的回收率，回收酸纯度也高，但运行能耗高且设备投入高；为了解决上述两种方法的弊端，业界研究开发出了扩散渗析-双极膜电渗析组合工艺处理废硫酸的方法，该技术方法具有运行成本比单纯的电渗析法低，酸回收率比扩散渗析法高的特点，一般酸回收率及金属离子截留率均达到95％以上；但目前该技术方法实质是采用扩散渗析器和双极膜电渗析器依次对废硫酸进行处理，即先用扩散渗析器进行废酸的扩散渗析回收大部分酸，废酸中的酸被提取回收后的剩余液(残液)再进行电渗析进一步回收残液中的少部分酸，该技术方法需要同时配置扩散渗析和电渗析两种设备，所以在设备、场地等固定投资上成本高，主辅设备占地面积也较大，运行需要能耗也较高。
技术实现思路
针对现有扩散渗析-电渗析技术处理废酸时需同时配置扩散渗析器和电渗析器以及需分两步(先进行扩散渗析处理，再进行电渗析处理)处理而导致设备成本投入高、设备占地面积大等不足之处，本专利技术的目的在于提供一种不锈钢酸洗废硫酸溶液的回收利用方法，本技术方法处理不锈钢酸洗废酸具有酸回收率高，回收酸纯度高，设备集约、占地面积小和运行能耗低的优点。本专利技术的目的是通过如下技术方案实现的：一种不锈钢酸洗废硫酸溶液的处理方法，包括以下步骤：(1)不锈钢酸洗废硫酸采用1微米级过滤器精过滤除去细小颗粒杂质而得到预处理液，得预处理液；(2)预处理液与自来水按体积比为1:0.7～1:1的进料条件进入装有周期反向脉冲波电源的扩散渗析-电渗析器(以下称为周期反向脉冲电源扩散渗析-电渗析器)进行酸和金属盐的分离回收，从周期反向脉冲电源扩散渗析-电渗析器流出的物料分别是回收酸和残液；(3)回收酸含量和纯度均较高，回用于生产线；残液加磷酸钠和碱剂调节pH值＝3.0～4.2沉淀重金属后氧化制备聚合硫酸铁水处理剂。其更进一步的：本专利技术所述步骤2所述周期反向脉冲电源扩散渗析-电渗析器与现有技术提供的扩散渗析-电渗析组合器不同，其不是简单用管线、中间槽等常规工艺手段将扩散渗析器和电渗析器串联在一起的工艺流程，而是将扩散渗析阴离子膜与电渗析双极膜安装在同一个设备中组成一个膜组。周期反向脉冲电源扩散渗析-电渗析器具有的特征是设备中膜的排列顺序依次为双极膜→阴离子膜→阴离子膜→双极膜，且两张双极膜的阳极面是相向的，膜组的两侧为电极网，电极网连接具有周期反向脉冲波的电源，由电极网和膜将设备分隔成残液室、回收酸室、废酸室、回收酸室、残液室，两个残液室及两个回收酸室的进、出口分别设置管道连通。本专利技术步骤(2)中所述预处理液从周期反向脉冲电源扩散渗析-电渗析器的废酸室进料口进入，在扩散渗析阴离子膜和周期反向脉冲电场的作用下进行渗析分离预处理液中的硫酸和金属盐，扩散渗析阴离子膜可以允许阴离子硫酸根自由透过，H+的离子半径小、正电荷少，在浓度差和电中性的驱动下H+也能透过扩散渗析阴离子膜在回收酸室与硫酸根形成硫酸溶液，而金属离子的水合离子半径大、携带的正电荷多，在阴离子膜的排斥下不能透过扩散渗析阴离子膜进入回收酸室而留在废酸室变成残液；自来水作为溶剂从回收酸室进料口进入后与从废酸室扩散过来的硫酸分子形成回收酸从回收酸室出口流出；预处理液流经废酸室后变为残液，残液从废酸室出口流出后分两流进入两个残液室，在残液室中双极膜在周期反向脉冲电场的作用下发生水解离产生H+和OH-并向回收酸室释放H+，向残液室释放OH-，使得回收酸的酸含量进一步提高，而残液中残余的少量酸被中和，最终的有益效果是获得了含量更高的回收酸和酸含量很低的残液，含酸量低的残液在后续的处理显得简单且成本大幅度降低。本专利技术步骤2中所述预处理液的进料流量控制在200L/h～500L/h之间；周期反向脉冲电源的工作参数为：电压10V～20V，输出脉波频率10Hz～50Hz，正负脉冲波数比1:1，正负脉波占空比均在30％～50％之间；上述技术方案条件下处理硫酸含量为5％～25％，金属盐含量为2％～6％的不锈钢酸洗废酸时可获得硫酸含量在5％～30％之间，金属盐含量小于0.2％的回收酸和硫酸含量小于0.7％的残液。本专利技术还提供了一种周期反向脉冲电源扩散渗析-电渗析器，包括扩散渗析器和电渗析器，将扩散渗析阴离子膜与电渗析双极膜安装在同一个设备中组成一个膜组，设备中膜的排列顺序依次为双极膜→阴离子膜→阴离子膜→双极膜，且两张双极膜的阳极面是相向的，膜组的两侧为电极网，电极网连接具有周期反向脉冲波的电源，由电极网和膜将本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种不锈钢酸洗废硫酸溶液的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：/n(1)不锈钢酸洗废硫酸采用1微米级过滤器精过滤除去细小颗粒杂质而得到预处理液；/n(2)预处理液与自来水按体积比为1:0.7～1:1的进料条件进入装有周期反向脉冲波电源的扩散渗析-电渗析器进行酸和金属盐的分离回收，从周期反向脉冲电源扩散渗析-电渗析器流出的物料分别是回收酸和残液；/n(3)回收酸含量和纯度均较高，回用于生产线；残液加磷酸钠和碱剂调节pH值＝3.0～4.2沉淀重金属后氧化制备聚合硫酸铁水处理剂。/n

【技术特征摘要】
1.一种不锈钢酸洗废硫酸溶液的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)不锈钢酸洗废硫酸采用1微米级过滤器精过滤除去细小颗粒杂质而得到预处理液；
(2)预处理液与自来水按体积比为1:0.7～1:1的进料条件进入装有周期反向脉冲波电源的扩散渗析-电渗析器进行酸和金属盐的分离回收，从周期反向脉冲电源扩散渗析-电渗析器流出的物料分别是回收酸和残液；
(3)回收酸含量和纯度均较高，回用于生产线；残液加磷酸钠和碱剂调节pH值＝3.0～4.2沉淀重金属后氧化制备聚合硫酸铁水处理剂。


2.根据权利要求1所述的一种不锈钢酸洗废硫酸溶液的处理方法，其特征在于，步骤(2)所述周期反向脉冲电源扩散渗析-电渗析器是将扩散渗析阴离子膜、电渗析双极膜和电极网安装在同一个设备中组成一个膜组的设备，设备中膜的排列顺序依次为双极膜→阴离子膜→阴离子膜→双极膜，且两张双极膜的阳极面是相向的，膜组的两侧为电极网，电极网连接具有周期反向脉冲波的电源，由电极网和膜将设备分隔成残液室、回收酸室、废酸室、回收酸室、残液室，两个残液室及两个回收酸室的进、出口分别设置管道连通。


3.根据权利要求2所述的一种不锈钢酸洗废硫酸溶液的处理方法，其特征在于步骤(2)所述预处理液的进料流量控制在200L/h～500L/h之间；周期反向脉冲电源的工作参数为：电压10V～20V，输出脉波频率10Hz～50Hz，正负脉冲波数比1:1，正负脉波占空比均在30％～50％之间。


4.根据权利要求3所述的一种不锈钢酸洗废硫酸溶液的处理方法，其特征在于：不锈钢酸洗废酸的硫酸含量为5％～25％，金属盐含量为2％～6％；获得的回收酸的硫酸含量在5％～30％之间，金属盐含量小于0.2％；获得的残液的硫酸含量小于0.7％。


5.根据权利要求2或3所述的一种不锈钢酸洗废硫酸溶液的处理方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁余威，樊文星，张谊彬，曾慧，吴少聪，
申请(专利权)人：斯瑞尔环境科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44