一种去除含铁盐溶液中重金属离子杂质的方法及其设备技术

本发明专利技术公开一种去除含铁盐溶液中重金属离子杂质的方法，包括以下步骤：步骤一：通过加投氧化剂和/或电化学方法对待处理含铁盐溶液进行氧化反应，得到含铁酸性溶液A；或者，通过加投氧化剂和/或电化学方法对待处理含铁盐溶液进行氧化反应后，再通过加投还原剂和/或电化学方式进行还原反应，得到含铁酸性溶液A；所述含铁酸性溶液A的氧化还原电位为100

【技术实现步骤摘要】
一种去除含铁盐溶液中重金属离子杂质的方法及其设备


[0001]本专利技术具体涉及一种去除含铁盐中重金属离子杂质的方法及其设备。

技术介绍

[0002]在自然界中，铁矿石常混合有其他微量的重金属元素，如铜、锰、镉、锌、铅等等。以及，现代钢铁工业为了提高不同用途的钢材其适用性，通常在生产炼钢过程中添加混入铬、镍、锰、钛等金属元素。上述的铁矿石和钢铁工业中的废钢材都是制造含铁盐溶液时普遍使用的铁源；其中市面上大部分的铁盐溶液则采用含铁废料制成，纯度较高的含铁盐溶液则以铁矿石作为铁源，产品价格至少高25％。由于这些铁源均含有铁以外其他重金属杂质，导致含铁盐溶液中也通常带有镍离子、铬离子、锰离子、镉离子等多种重金属离子。
[0003]由于重金属能在人体内与蛋白质及多种酶会发生强烈的相互作用使蛋白质和酶失去活性，或者在人体的某些器官内富集导致人体中毒。且绝大多数的重金属离子在水中不能被分解，以各种化学状态或化学形态存在的重金属在进入环境或生态系统后便会存留、积累和迁移从而造成公害；例如随废水排出的重金属离子，即使浓度再小，也可在藻类和底泥中积累并被鱼和贝类的体表吸附，或者与水中的其他毒素结合生成毒性更大的有机物；故，现行法规对于排放的工业废水中的重金属含量都有严格的要求。
[0004]含铁盐溶液在人们生产和生活中应用广泛，例如用于污水处理、金属蚀刻、混凝土制备、印染、冶金、着色、制药等，还能用作农肥和作为原料来生产含铁产品。因此，应对含铁盐溶液的化学品使用中其有害的重金属元素进行去除处理。另外，在对含铁盐废液中作铁源回收再利用的同时，也需对其中的多种有害的重金属元素进行去除处理。
[0005]目前常见的含铁盐溶液和含铁盐废液(下文统称为含铁盐溶液)通常是包含氯化铁、氯化亚铁、硫酸铁、硫酸亚铁、硝酸铁中的一种或一种以上的酸性水溶液。现有技术中去除含铁盐溶液中重金属离子的常见方法为：先采用铁金属投入到含铁盐溶液中将溶液中的三价铁离子还原为二价铁离子，以及将镍离子置换还原为金属镍，同时将高价锰离子还原为二价锰离子、将六价铬离子还原为三价铬离子；随后采用氢氧化钠对所得的二价铁离子成分为主的溶液作pH值向上调整，令所述的铬离子转为氢氧化铬沉淀析出得以去除铬离子。
[0006]其不足之处在于重金属杂质的去除与铁离子的损失无法达到平衡：
[0007]⑴
上述方法中通过生成氢氧化铬来去除铬离子的最佳溶液pH值为5至7，此时溶液中原有的二价铁离子也会反应生成一定量的氢氧化亚铁沉淀析出造成铁离子损失；而当pH值低于上述范围时，虽然能减少铁离子的损耗，但同时也会使较多铬离子残留在溶液中。
[0008]⑵
上述的方法无法去除锰离子和镉离子，这是由于通过加入氢氧化钠生成氢氧化锰和氢氧化镉来去除锰离子和镉离子的最佳溶液pH值为7至9，而此pH值范围与氢氧化亚铁的沉淀析出pH值有较大范围的重合，故无法在保留较多铁离子的同时去除所述含铁溶液中的锰离子和镉离子。
[0009]⑶
在加投氢氧化钠向上调整溶液的pH值时，由于溶液的局部浓度不均匀致使局部
溶液pH值过高，促使溶液出现局部容易生成氢氧化亚铁沉淀物的状况，而损失铁离子。
[0010]含铁的化学品是工业生产和水处理中普遍使用的原料，其需求量十分大。由于无法有效去除含铁盐溶液中的锰离子和铬离子，会为工序带来重金属杂质而发生副反应或产生副作用，用于水处理时会引入重金属杂质导致重金属超标，因此现有的含铁盐溶液不适用于生产要求较高的工业产品或用于要求较高的工业生产工序中，也不适合用于生活净水。
[0011]因此，业界仍在期待使用其他更有效对含铁盐的溶液中去除重金属离子的方法，将含铁盐溶液中的重金属离子能更彻底地去除使在广泛的使用中减少环境污染。

技术实现思路

[0012]本专利技术的第一个目的在于提供一种去除含铁盐溶液中重金属离子杂质的方法，该方法能有效去除含铁盐溶液中的锰、镉、铅、镍、铬的重金属离子杂质，同时又能减少铁离子损失以提高收率。
[0013]本专利技术的第二个目的在于提供一种适用于所述去除含铁盐溶液中重金属离子杂质方法的设备。
[0014]本专利技术的第一个目的通过以下技术方案实现：
[0015]一种去除含铁盐溶液中重金属离子杂质的方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0016]步骤一：通过加投氧化剂和/或电化学方法对待处理含铁盐溶液进行氧化反应，得到含铁酸性溶液A；
[0017]或者，通过加投氧化剂和/或电化学方法对待处理含铁盐溶液进行氧化反应后，再通过加投还原剂和/或电化学方式进行还原反应，得到含铁酸性溶液A；
[0018]所述含铁酸性溶液A的氧化还原电位为100
‑
700mV；
[0019]步骤二：向步骤一所得的含铁酸性溶液A中投入草酸和/或草酸盐，进行混合，使其中的重金属离子杂质发生化学反应，生成重金属杂质草酸盐的沉淀，并在反应过程中确保混合物的pH值处于0.5
‑
3范围内；
[0020]然后对反应后得到的固液混合物作固液分离处理。
[0021]本专利技术所述的待处理含铁盐溶液具体为含有重金属离子杂质的含铁盐溶液。
[0022]专利技术人研究发现，草酸根离子可以与二价铁离子、二价锰离子、二价镉离子、二价铅离子、二价镍离子、二价铁离子、三价铬离子等低价态重金属离子反应生成不溶的草酸镉、草酸铅、草酸锰、草酸镍、草酸亚铁、草酸铬，而在酸性环境中草酸根离子却难以与高价态锰离子、六价铬离子、三价铁离子反应形成沉淀物。因此，本专利技术利用草酸和/或草酸盐可以与上述部分重金属离子反应形成不溶物的特性，对重金属离子杂质进行去除；而且在加入草酸和/或草酸盐前，先将待处理的含铁溶液中的二价铁离子氧化成为三价铁离子，从而减少铁源在后续去除重金属离子杂质的过程中损失。其中，当所述含铁酸性溶液A的氧化还原电位为100
‑
700mV时，所述含铁酸性溶液A中存有适量的三价铁离子，同时大部分的锰离子、镉离子、铅离子、镍离子、铬离子等重金属离子都处于低价态，故能实现重金属离子杂质的沉淀反应和去除。
[0023]本专利技术通过加投氧化剂和/或采用电化学氧化反应方法对待处理的含铁盐溶液进行氧化，能使待处理的含铁溶液中的二价铁离子得以被氧化为三价铁离子；但当待处理的
含铁溶液的氧化还原电位高于700mV时，溶液中较多的重金属离子杂质也会被氧化为高价态。此时，对其氧化还原电位高于700mV的经氧化的待处理的含铁溶液通过加投还原剂和/或采用电化学还原反应，使溶液的氧化还原电位作向下调整至100
‑
700mV范围内，能令溶液中的大部分铁离子仍以三价铁离子状态存在的同时使氧化性高于三价铁离子的高价态重金属离子杂质发生被还原降价为低价态离子的反应。由此，使步骤一所得的含铁酸性溶液A中的铁离子大部分以三价铁离子状态存在，而重金属离子杂质全部或大部分以低价态离子存在。此外，当所述的待处理的含铁溶液中含有硝酸根时，在对溶液的氧化还原本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种去除含铁盐溶液中重金属离子杂质的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：通过加投氧化剂和/或电化学方法对待处理含铁盐溶液进行氧化反应，得到含铁酸性溶液A；或者，通过加投氧化剂和/或电化学方法对待处理含铁盐溶液进行氧化反应后，再通过加投还原剂和/或电化学方式进行还原反应，得到含铁酸性溶液A；所述含铁酸性溶液A的氧化还原电位为100
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700mV；步骤二：向步骤一所得的含铁酸性溶液A中投入草酸和/或草酸盐，进行混合，使其中的重金属离子杂质发生化学反应，生成重金属杂质草酸盐的沉淀，并在反应过程中确保混合物的pH值处于0.5
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3范围内；然后对反应后得到的固液混合物作固液分离处理。2.根据权利要求1所述的去除含铁盐溶液中重金属离子杂质的方法，其特征在于，所述的氧化剂为选自双氧水、高氯酸钠、高氯酸钾、氯酸钠、氯酸钾、次氯酸钠、次氯酸钙、亚氯酸钠、重铬酸钠、重铬酸钾、过碳酸钠、过碳酸钾、高锰酸钾、过硼酸钠、过硼酸钾、过硫酸钠、过硫酸钾、过硫酸铵、氯气、臭氧、氧气、空气中的一种或多种；所述的还原剂为选自铁金属、硫酸亚铁、氯化亚铁、氢氧化亚铁、亚硫酸钠、亚硫酸氢钠中的一种或多种。3.根据权利要求2所述的去除含铁盐溶液中重金属离子杂质的方法，其特征在于，所述步骤一中采用电解槽B通过电化学方法对待处理含铁盐溶液进行氧化；所述电解槽B包括有不溶性阳极、不溶性阴极、电解槽分隔物和电解电源，且所述电解槽B被电解分隔物分隔为阳极槽区和阴极槽区；所述电解槽B的不溶性阳极的材质选自导电石墨、钛基材涂层电极、金、铂和含有上述金属的合金中的一种或以上；所述电解槽B的不溶性阴极材质选自导电石墨、不锈钢、金、铂、银、铜、铁、镍、锡、锌、铝、钛和含有上述金属的合金中的一种或以上；所述电解槽B的电解槽分隔物为能在作业过程中有效阻止金属阳离子从电解槽B的阳极槽区迁移到阴极槽区的材料，具体选自阴离子交换膜、双极膜、反渗透膜、中性滤膜中的一种或以上；所述电解槽B的阳极电解液为待处理含铁盐溶液，所述电解槽B的阴极电解液为电解质水溶液。4.根据权利要求3所述的去除含铁盐溶液中重金属离子杂质的方法，其特征在于，步骤一中采用对待处理含铁盐溶液进行氧化后再通过加投还原剂和/或采用电化学方法进行还原反应的方案时，对所述待处理含铁盐溶液或者经氧化的待处理含铁盐溶液中的重金属离子杂质浓度作检测计量，根据检测结果数据向经氧化的待处理含铁盐溶液中投入还原剂将高价态重金属离子彻底地还原降价为最低价态的重金属离子，得到含铁酸性溶液A。5.根据权利要求4所述的去除含铁盐溶液中重金属离子杂质的方法，其特征在于，步骤一中对待处理含铁盐溶液进行氧化...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶涛，叶旖婷，
申请(专利权)人：叶旖婷，
类型：发明
国别省市：