多级膜渗析分离钢铁酸洗废液的方法技术

多级膜渗析分离钢铁酸洗废液的方法，属于水处理技术领域，所采用的技术方案为：酸洗废液至少经历两级膜渗析，除第一级渗析膜的原料液为酸洗废液、最后一级渗析膜的接受液为水之外，各级渗析膜的原料液来自上一级残液，接受液来自下一级回收酸。渗析最终所得的回收酸返回配酸槽中回用，残液回收铁。本发明专利技术的方法能够将钢铁酸洗废液中的酸与Ｆｅ２＋分离并分别回收，渗析后残液的ｐＨ值接近中性更便于铁的后期回收；回收酸浓度高于酸洗废液中的酸浓度，实现了酸液的浓缩；渗析过程能耗低、运行费用低、经济效益好。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于水处理
，具体涉及一种渗析分离钢铁酸洗废液的方法。
技术介绍
钢铁元件毛坯在表面电镀、喷涂前一般都要经过酸洗，以清除表面的氧化物，从而 产生大量酸洗废液。工件种类和加工要求不同，对酸洗液的要求也不尽相同，以盐酸清洗最 为常见。盐酸清洗废液中主要含有Fe2+、H+和Cl_离子。酸洗废液如果不经过处理就直接排放，将会对环境造成严重的污染腐蚀水工构 筑物；阻碍水生生物的繁殖；影响水生作物生长；影响农作物生长；危害人畜饮用水。目前， 钢铁工业酸洗废液的处理工艺主要有中和法、硫酸铁盐法、高温焙烧法、鲁奇法、蒸馏法、薄 膜蒸发法、有机溶液萃取法、离子交换法等方法。这些处理方法普遍存在着能源消耗大、处 理成本高、人力浪费大等问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了提供一种钢铁酸洗废液的处理方法，该方法能够将钢铁酸洗 废液中的酸与Fe2+分离并分别回收，渗析后残液的pH值接近中性更便于铁的后期回收，大 幅减少中和耗碱量；回收酸浓度明显高于酸洗废液中的酸浓度，回收酸体积减少至1/2 1/3，实现了酸液的浓缩回收；渗析过程能耗低、运行费用低、经济效益好。为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案为多级膜渗析分离钢铁酸洗废液的 方法，酸洗废液至少经历两级膜渗析，除第一级渗析膜的原料液为酸洗废液、最后一级渗析 膜的接受液为水之外，各级渗析膜的原料液来自上一级残液，接受液来自下一级回收酸。所述的渗析膜有两级，一级渗析膜的原料液为酸洗废液，接受液由二级渗析膜的 回收酸供给；二级渗析膜的接受液为水，原料液来自于一级渗析膜残液。所述的渗析膜为均相阴离子交换膜。所述的水为自来水。所述渗析膜的工作温度为5 50°C，温度过高会对膜造成损伤。然而酸洗过程中 往往需要用蒸汽对酸洗液进行加热以提高酸洗效果，因此从酸洗槽中排出的废液的温度会 比较高，有时甚至会超过50°C，此时就需要对进入渗析系统的酸洗废液进行实现冷却。所述一级渗析膜的回收酸，也即是渗析最终获得的回收酸，返回配酸槽中调整浓 度后回用。将最后一级渗析膜渗析后的残液，也即是渗析最终所得的残液(PH 6)排入曝气 池中，加少量碱调PH至7-8，并进行曝气和斜板沉淀；对沉淀下来的污泥进行浓缩、压滤，滤 饼回收铁，滤液为清水，可达标排放或回用。渗析是指高浓度溶液中的溶质透过薄膜向低浓度溶液中迁移的过程，其推动力是 薄膜两侧的浓度差。本专利技术采用阴离子交换膜(带正电荷)，简称阴膜，更有利于so42_、cr、 no3_等酸根离子透过薄膜。下面以盐酸废液为例，来说明阴离子交换膜的渗析原理，原理图如图1所示。阴膜 左侧自下而上通入盐酸酸洗废液，右侧自上而下通入作为接受液的自来水。左侧废酸液中 主要含有Fe2+、H+、CI—，三种离子都有向右侧水中扩散的趋势。然而阴离子交换膜骨架本身 带有正电荷，在溶液中吸引带负电荷的水化离子、排斥正电荷水化离子。因此，在浓度差的 作用下，左侧(废酸侧)的cr被吸引，从而顺利通过膜孔道进入右侧(回收酸侧)接受液 中。同时，根据电中性要求，cr通过渗析膜时也会夹带带正电荷的离子。由于H+的水化半 径较金属阳离子的水化离子半径小，因此前者会优先通过膜，如此废液中的盐酸便被分离 出来，进入接受液中。根据稀溶液的依数性原理，在渗析初期，右侧接受液中离子浓度较左 侧废液中的离子浓度低，在渗透压的作用下，接受液中的水分子很容易透过阴膜进入左侧 废酸中。当左右两侧总离子浓度相近时，两侧渗透压达到平衡。这一过程能够提升右侧接 受液的酸浓度，最终实现回收酸浓缩。本专利技术采用多级膜渗析分离钢铁酸洗废液中的酸，逆流的流程被延长，膜两侧的 浓度差得以保持，经过多级渗析之后残液的PH能够达到6-7。Fe2+在此pH下极易与溶解氧 发生作用并转化为Fe(0H)3W溶液中析出。对残液进行曝气，能够促进Fe2+的进一步转化； 对沉淀下来的污泥进行浓缩、压滤，从滤饼中便可轻松回收铁，滤液达标排放或回用。本发 明的方法以渗析膜两侧的浓度差为动力，实施过程能耗小、资源消耗少、运行费用低。同时， 铁与酸的回收能够增加企业的经济效益，进而提高企业处理污水的积极性。附图说明图1是阴膜渗析处理硫酸废水的原理图；图2是本专利技术所述方法的流程图。具体实施例方式实施例如图2所示，通过两级渗析膜来实现其中 一级渗析膜的原料液为酸洗废液，接受液由二级渗析膜的回收酸供给；二级渗析膜的接受 液为自来水，原料液来自于一级渗析膜残液。使用的渗析膜为均相阴离子交换膜，其工作温 度控制在5 50°C将从一级渗析膜排出的回收酸返回配酸槽中，调整浓度后回用；将从二级渗析膜 排出的残液送入曝气池中，加碱调PH至7-8，并进行曝气和斜板沉淀，对沉淀下来的污泥进 行浓缩、压滤，滤饼回收铁，滤液排放或回用。效果例采集河南某复合材料厂酸洗车间的盐酸酸洗废液，利用上述实施例的方法对其进 行处理实验，具体实验结果如下一、酸洗废液的基本情况酸洗废液试样呈深绿色，有明显悬浮物，并散发着刺鼻的氯化氢气味。经检测试样 中主要含有亚铁离子、氯离子、氢离子，盐酸浓度为5. 6WT%,FeCl2的浓度为21WT%。二、处理参数日处理酸洗废液6t，废液与水的流入比例为1 2。三、实际结果残液中有大量红褐色悬浮物，经测定pH值为6. 1 ；获得回收酸2. 5t，其酸浓度为 13.7WT%。经计算，发现回收所得的盐酸总量略大于废液中的盐酸量，这是因为当酸洗废 液一侧的PH值上升到4以后，其中的Fe2+结合从水中电离出来的0H_生成Fe(OH)2沉淀， 随即在溶解氧的作用下转化为Fe (OH)3进而转化为Fe2O3从溶液中析出，同时产生一定量的 HCl。其反应式为(1) FeCl2+H20 — Fe (OH) 2+HCl(2) Fe (OH) 2+02 — Fe (OH) 3(3) Fe (OH) 3_ — Fe203+H20 (1) + (2) + (3) FeCl2+H20+02 — HCl+Fe203 因此，膜渗析过程回收的不仅仅是酸洗废液中原有的盐酸，还包括了上述反应新 生成的盐酸。权利要求，其特征在于，酸洗废液至少经历两级膜渗析，除第一级渗析膜的原料液为酸洗废液、最后一级渗析膜的接受液为水之外，各级渗析膜的原料液来自上一级残液，接受液来自下一级回收酸。2.如权利要求1所述的多级膜渗析分离钢铁酸洗废液方法，其特征在于，所述的渗析 膜有两级，一级渗析膜的原料液为酸洗废液，接受液由二级渗析膜的回收酸供给；二级渗析 膜的接受液为水，原料液来自于一级渗析膜残液。3.如权利要求1或2所述的多级膜渗析分离钢铁酸洗废液方法，其特征在于，所述的渗 析膜为均相阴离子交换膜。4.如权利要求3所述的多级膜渗析分离钢铁酸洗废液方法，其特征在于，所述的水为 自来水。5.如权利要求4所述的多级膜渗析分离钢铁酸洗废液方法，其特征在于，所述渗析膜 的工作温度为5 50°C。6.如权利要求1或2或4或5所述的多级膜渗析分离钢铁酸洗废液方法，其特征在于， 所述一级渗析膜的回收酸返回配酸槽中，调整浓度后回用。7.如权利要求6所述的多级膜渗析分离钢铁酸洗废液方法，其特征在于，将最后一级 渗析膜渗析后的残液排入曝气池中，加碱调pH至7 8，并进行曝气和斜板沉淀；对沉淀下 来的污泥本文档来自技高网...

【技术保护点】
多级膜渗析分离钢铁酸洗废液的方法，其特征在于，酸洗废液至少经历两级膜渗析，除第一级渗析膜的原料液为酸洗废液、最后一级渗析膜的接受液为水之外，各级渗析膜的原料液来自上一级残液，接受液来自下一级回收酸。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王建刚，陈哲宇，
申请(专利权)人：王建刚，
类型：发明
国别省市：41