不銹鋼酸洗液,一般采用氫氟酸、硝酸混合液。在氫氟酸、硝酸廢酸液中,含有一定量的游離酸及金屬鹽類,特別是其中的氟離子及重金屬離子是非常有害的,任其排放將造成環境污染,引起公害。所以,對氫氟酸、硝酸廢酸液必須進行回收處理。這里簡單介紹幾種廢酸回收處理方法。



 1. 減(jian)壓蒸發法


  本方(fang)法是(shi)在真空狀態下,采用(yong)低(di)溫蒸發,經冷(leng)凝后回(hui)(hui)收酸(suan)液(ye),用(yong)硫酸(suan)置換金屬鹽中的(de)硝酸(suan)根與氟根并將其(qi)回(hui)(hui)收使用(yong)。濃(nong)縮液(ye)經分離(li)后回(hui)(hui)收硫酸(suan)亞(ya)鐵,母(mu)液(ye)的(de)硫酸(suan)溶液(ye)作為(wei)循環酸(suan),再用(yong)于回(hui)(hui)收系統。


圖 5.jpg


  某(mou)型號減壓蒸(zheng)發(fa)回收硝(xiao)酸(suan)(suan)(suan)(suan)、氫氟(fu)酸(suan)(suan)(suan)(suan)工藝流(liu)程(cheng)示意(yi)圖(tu)見(jian)圖(tu)9-5,在(zai)圖(tu)9-5中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong),來自酸(suan)(suan)(suan)(suan)洗車間的(de)(de)(de)廢(fei)(fei)酸(suan)(suan)(suan)(suan)用(yong)(yong)(yong)泵打(da)人(ren)(ren)廢(fei)(fei)酸(suan)(suan)(suan)(suan)貯(zhu)罐(guan)(guan)(guan)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)貯(zhu)存。廢(fei)(fei)酸(suan)(suan)(suan)(suan)的(de)(de)(de)總酸(suan)(suan)(suan)(suan)度為(wei)(wei)3mol/L~4mol/L,硝(xiao)酸(suan)(suan)(suan)(suan)酸(suan)(suan)(suan)(suan)根(gen)為(wei)(wei)3mol/L~4.5mol/L,氫氟(fu)酸(suan)(suan)(suan)(suan)酸(suan)(suan)(suan)(suan)根(gen)為(wei)(wei)1mol/L~1.5mol/L,鐵離(li)子(zi)25g/L,鉻離(li)子(zi)3g/L~4g/L,鎳離(li)子(zi)2g/L~2.5g/L.然后用(yong)(yong)(yong)酸(suan)(suan)(suan)(suan)泵2打(da)入(ru)(ru)(ru)(ru)廢(fei)(fei)酸(suan)(suan)(suan)(suan)計量罐(guan)(guan)(guan),借(jie)助水(shui)噴(pen)(pen)射泵所(suo)產(chan)(chan)(chan)生的(de)(de)(de)真(zhen)空,吸入(ru)(ru)(ru)(ru)蒸(zheng)發(fa)器(qi)(qi)(qi)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong),再(zai)(zai)流(liu)入(ru)(ru)(ru)(ru)加熱(re)器(qi)(qi)(qi)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong),不斷循環(huan)加熱(re)并吸入(ru)(ru)(ru)(ru)濃硫(liu)酸(suan)(suan)(suan)(suan),進(jin)(jin)行置換。在(zai)蒸(zheng)發(fa)器(qi)(qi)(qi)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)產(chan)(chan)(chan)生酸(suan)(suan)(suan)(suan)蒸(zheng)氣(qi),進(jin)(jin)人(ren)(ren)冷凝器(qi)(qi)(qi)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)。冷凝為(wei)(wei)硝(xiao)酸(suan)(suan)(suan)(suan)和氫氟(fu)酸(suan)(suan)(suan)(suan)的(de)(de)(de)再(zai)(zai)生酸(suan)(suan)(suan)(suan),流(liu)入(ru)(ru)(ru)(ru)接受罐(guan)(guan)(guan)7中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong),再(zai)(zai)流(liu)入(ru)(ru)(ru)(ru)成品酸(suan)(suan)(suan)(suan)罐(guan)(guan)(guan)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong),用(yong)(yong)(yong)酸(suan)(suan)(suan)(suan)泵打(da)入(ru)(ru)(ru)(ru)車間重復使用(yong)(yong)(yong)。蒸(zheng)發(fa)后的(de)(de)(de)殘液流(liu)入(ru)(ru)(ru)(ru)結晶(jing)器(qi)(qi)(qi)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)結晶(jing),再(zai)(zai)流(liu)人(ren)(ren)離(li)心機中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)進(jin)(jin)行固液分離(li),固體硫(liu)酸(suan)(suan)(suan)(suan)亞鐵回收。母液流(liu)人(ren)(ren)循環(huan)酸(suan)(suan)(suan)(suan)槽中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)作為(wei)(wei)循環(huan)酸(suan)(suan)(suan)(suan)再(zai)(zai)吸人(ren)(ren)蒸(zheng)發(fa)器(qi)(qi)(qi)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)作為(wei)(wei)載體使用(yong)(yong)(yong)。系統中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)所(suo)用(yong)(yong)(yong)的(de)(de)(de)真(zhen)空由(you)水(shui)噴(pen)(pen)射泵產(chan)(chan)(chan)生。用(yong)(yong)(yong)水(shui)泵與水(shui)槽打(da)循環(huan)以節約用(yong)(yong)(yong)水(shui)。



 2. 溶劑(ji)萃取法


  溶劑萃(cui)取法(fa)于(yu)1973年(nian)(nian)在(zai)瑞典研究成(cheng)功,1975年(nian)(nian)美國也開(kai)始研究;1978年(nian)(nian)日本日新煉鋼公司,在(zai)瑞典研究的基礎(chu)上,完(wan)成(cheng)了(le)不銹鋼廢酸(suan)洗液中(zhong)(zhong)硝酸(suan)、氫(qing)氟酸(suan)的工業回(hui)收處理裝置的研究。原西德、日本有關專家來我國的技術交流中(zhong)(zhong)都提到了(le)這個新方法(fa)。


  萃(cui)取是在混(hun)(hun)(hun)合(he)物中加入某種(zhong)溶(rong)劑(ji)(ji),利用混(hun)(hun)(hun)合(he)物的(de)多(duo)種(zhong)成分(fen)(fen)在該溶(rong)劑(ji)(ji)中溶(rong)解度的(de)不同將(jiang)它們分(fen)(fen)離的(de)一種(zhong)方法(fa)。用溶(rong)劑(ji)(ji)分(fen)(fen)離液體混(hun)(hun)(hun)合(he)物中各(ge)組分(fen)(fen)的(de),叫“液-液萃(cui)取”或“溶(rong)劑(ji)(ji)萃(cui)取”。


  萃(cui)(cui)取(qu)劑通常指(zhi)液(ye)-液(ye)萃(cui)(cui)取(qu)所用的(de)溶(rong)劑。要求溶(rong)劑與(yu)被(bei)萃(cui)(cui)取(qu)的(de)溶(rong)液(ye)不相(xiang)混溶(rong),同(tong)時又須對(dui)被(bei)萃(cui)(cui)取(qu)的(de)溶(rong)質具有選(xuan)擇性的(de)溶(rong)解能力。例如磷(lin)酸(suan)三丁酯(zhi)等(deng)。中性膦酸(suan)酯(zhi)就是常用的(de)萃(cui)(cui)取(qu)劑。


  溶劑萃取(qu)法就是利用一種(zhong)能溶解混合(he)物(wu)中的一種(zhong)組分,但不溶解其(qi)他組分的溶劑,溶解這種(zhong)組分,然后從混合(he)物(wu)中分離出這種(zhong)組分的過程,從而達到分離、精制(zhi)所(suo)需物(wu)質的方法。


  溶劑萃取(qu)法是在常(chang)溫下操作(zuo),故(gu)(gu)耐腐(fu)蝕材料易解(jie)決,并且設備簡單,能耗少,又適于構成(cheng)密封循(xun)環(huan)系統,故(gu)(gu)作(zuo)為公害(hai)防止技(ji)術,近年來,尤其受到重視。特別是環(huan)保法律嚴格的瑞典、美國(guo)、日本等國(guo)家,已將溶媒萃取(qu)應用于工業廢水處理。


圖 6.jpg


  溶(rong)(rong)劑淬取(qu)(qu)(qu)(qu)硝酸(suan)(suan)(suan)(suan)、氫氟(fu)酸(suan)(suan)(suan)(suan)工(gong)藝流(liu)(liu)程(cheng)見(jian)圖9-6.在(zai)圖9-6中(zhong),廢液(ye)(ye)在(zai)第一(yi)(yi)萃(cui)(cui)取(qu)(qu)(qu)(qu)工(gong)序中(zhong)與(yu)有(you)(you)機溶(rong)(rong)媒逆流(liu)(liu)接觸;對有(you)(you)機溶(rong)(rong)媒分(fen)(fen)配(pei)(pei)系數(shu)大的(de)硝酸(suan)(suan)(suan)(suan),則被萃(cui)(cui)取(qu)(qu)(qu)(qu)到(dao)(dao)有(you)(you)機相(xiang)(xiang)中(zhong)。第一(yi)(yi)萃(cui)(cui)取(qu)(qu)(qu)(qu)液(ye)(ye)送(song)至(zhi)反萃(cui)(cui)工(gong)序中(zhong)。而萃(cui)(cui)取(qu)(qu)(qu)(qu)殘(can)液(ye)(ye)則在(zai)第二萃(cui)(cui)取(qu)(qu)(qu)(qu)工(gong)序繼續(xu)和(he)有(you)(you)機溶(rong)(rong)媒逆流(liu)(liu)接觸,此時(shi)分(fen)(fen)配(pei)(pei)系數(shu)小(xiao)的(de)無機酸(suan)(suan)(suan)(suan),如(ru)氫氟(fu)酸(suan)(suan)(suan)(suan)即被萃(cui)(cui)取(qu)(qu)(qu)(qu)。第二萃(cui)(cui)取(qu)(qu)(qu)(qu)液(ye)(ye)和(he)第一(yi)(yi)萃(cui)(cui)取(qu)(qu)(qu)(qu)液(ye)(ye)合(he)流(liu)(liu)送(song)到(dao)(dao)反萃(cui)(cui),來自(zi)第二萃(cui)(cui)取(qu)(qu)(qu)(qu)工(gong)序的(de)萃(cui)(cui)取(qu)(qu)(qu)(qu)殘(can)液(ye)(ye)送(song)往(wang)中(zhong)和(he)工(gong)序或(huo)金(jin)屬回收工(gong)序。在(zai)反萃(cui)(cui)工(gong)序中(zhong),采(cai)用(yong)水為反萃(cui)(cui)劑,將(jiang)有(you)(you)機相(xiang)(xiang)與(yu)硝酸(suan)(suan)(suan)(suan)、氫氟(fu)酸(suan)(suan)(suan)(suan)分(fen)(fen)開。硝酸(suan)(suan)(suan)(suan)、氫氟(fu)酸(suan)(suan)(suan)(suan)作(zuo)為回收酸(suan)(suan)(suan)(suan)被取(qu)(qu)(qu)(qu)出,送(song)往(wang)酸(suan)(suan)(suan)(suan)洗車間再(zai)次使用(yong)。反萃(cui)(cui)了無機酸(suan)(suan)(suan)(suan)后(hou)的(de)再(zai)生有(you)(you)機溶(rong)(rong)媒,分(fen)(fen)成兩列并列地(di)送(song)至(zhi)第一(yi)(yi)和(he)第二萃(cui)(cui)取(qu)(qu)(qu)(qu)工(gong)序重復使用(yong)。有(you)(you)機溶(rong)(rong)媒的(de)量取(qu)(qu)(qu)(qu)決于廢液(ye)(ye)中(zhong)硝酸(suan)(suan)(suan)(suan)及氫氟(fu)酸(suan)(suan)(suan)(suan)的(de)濃(nong)度。


  該方法使(shi)用(yong)(yong)的(de)溶(rong)劑是被(bei)稱為(wei)TBP的(de)中(zhong)性(xing)膦酸(suan)(suan)(suan)酯(zhi),例如磷(lin)酸(suan)(suan)(suan)三丁酯(zhi)、磷(lin)酸(suan)(suan)(suan)三辛酯(zhi)、磷(lin)酸(suan)(suan)(suan)二丁酯(zhi)或(huo)它們的(de)混(hun)合物(wu)(wu),采用(yong)(yong)煤(mei)油(you)、甲(jia)苯、苯、四(si)氯化(hua)碳作(zuo)為(wei)稀釋劑。一(yi)般是采用(yong)(yong)煤(mei)油(you)稀釋了(le)的(de)75%TBP(磷(lin)酸(suan)(suan)(suan)三丁酯(zhi)),其萃(cui)(cui)取能力(li)取決于預先在廢液(ye)中(zhong)加入的(de)硫(liu)酸(suan)(suan)(suan)或(huo)鹽酸(suan)(suan)(suan)的(de)濃度(使(shi)廢液(ye)中(zhong)的(de)硝酸(suan)(suan)(suan)、氫氟酸(suan)(suan)(suan)游(you)離(li)并使(shi)廢液(ye)中(zhong)的(de)金屬變成硫(liu)酸(suan)(suan)(suan)鹽或(huo)氯化(hua)物(wu)(wu),以防止(zhi)轉移(yi)到有(you)機相(xiang)(xiang)中(zhong)),兩相(xiang)(xiang)(水相(xiang)(xiang)和有(you)機相(xiang)(xiang))的(de)流(liu)速比以及萃(cui)(cui)取段數。萃(cui)(cui)取法能量消耗(hao)少,沒(mei)有(you)高(gao)溫(wen)部分(fen),防腐材(cai)料容易解決;使(shi)用(yong)(yong)的(de)試劑少,回(hui)收酸(suan)(suan)(suan)的(de)價值高(gao)于處理(li)費用(yong)(yong);硝酸(suan)(suan)(suan)、氫氟酸(suan)(suan)(suan)回(hui)收可循環用(yong)(yong)于酸(suan)(suan)(suan)洗。操(cao)作(zuo)設備易實現(xian)連續化(hua)、自動化(hua)。



3. 中和處(chu)理法(fa)


  將酸洗廢(fei)液(ye)用堿性物質如(ru)石(shi)灰(hui)(hui)(hui)或(huo)石(shi)灰(hui)(hui)(hui)乳進(jin)行中和(he)處(chu)理(li),分離(li)澄清液(ye)和(he)泥漿,而分別廢(fei)棄(qi)。但使(shi)用石(shi)灰(hui)(hui)(hui)中和(he)又要一套配制石(shi)灰(hui)(hui)(hui)乳的(de)設(she)備(bei),而且有大量中和(he)渣(zha)子處(chu)理(li)也是比較困難(nan)的(de)。如(ru)無配制石(shi)灰(hui)(hui)(hui)乳和(he)清渣(zha)的(de)設(she)備(bei),也可使(shi)用液(ye)體的(de)氫氧化鈉加水(shui)稀釋后與(yu)廢(fei)酸中和(he)連(lian)同泥漿一齊排放(fang)。


  用石(shi)灰中和的反應機(ji)理如(ru)下(xia)式:


  HF+HNO3+Me(NO3)n+Ca(OH)2→2Me(OH)2+CaF2+Ca(NO3)2+H2O


  注:其中Me代表 Fe+3、Cr+3、Ni+2


  中和處(chu)理(li)法的(de)優點是(shi)處(chu)理(li)設備簡單,處(chu)理(li)操作(zuo)容易,中和劑便宜,稀酸(suan)廢液(ye)也能(neng)同(tong)時(shi)處(chu)理(li),設備投(tou)資少;缺點是(shi)價(jia)格(ge)很貴的(de)氫氟酸(suan)、


  硝(xiao)酸和鉻(ge)鎳(nie)等金屬(shu)中和廢棄了,生成大量的(de)(de)金屬(shu)氫氧化物泥(ni)漿處理困難,同(tong)時還(huan)需要(yao)花費(fei)人(ren)工費(fei)用(yong)和中和劑(ji)費(fei)用(yong)。澄清液中的(de)(de)硝(xiao)酸鈣排入(ru)水體(ti)中,必然會引起公害(hai)和漁業問題。中和處理是(shi)最不(bu)經(jing)濟的(de)(de)方法(fa),作(zuo)為今(jin)后的(de)(de)處理方法(fa)是(shi)不(bu)適用(yong)的(de)(de),但(dan)是(shi)目前對低酸廢水的(de)(de)處理大部(bu)分還(huan)是(shi)采用(yong)中和法(fa)。



 4. 化學處理法


 化學(xue)處(chu)理(li)法是利(li)用化學(xue)反(fan)應對酸(suan)洗廢(fei)液中的(de)硝酸(suan)、氫氟酸(suan)進行(xing)處(chu)理(li)和回收(shou)。處(chu)理(li)和回收(shou)時(shi),可根據(ju)具體情(qing)況,利(li)用其中一個或幾個方(fang)法進行(xing)硝酸(suan)、氫氟酸(suan)廢(fei)液的(de)處(chu)理(li)和回收(shou)。


  a. 從(cong)酸洗廢液(ye)中回收氟化(hua)鈣和硝酸銨


  將酸洗廢液加氨進行中和,為防止鐵、鎳、鉻等生成絡鹽,同時將它們以氫氧化物沉淀,并過濾分離,分離后的濾液制成粗硝酸銨。用這個方法可回收高純度的氟化鈣、粗硝酸銨,NHNO3為95%~97%,CaF2為0.01%以下,(NH4)2SO4為2%~3%,其他為1%以下。


  b.從(cong)酸洗廢(fei)液中回收鉻酸鋇


 將(jiang)酸洗廢液用苛性(xing)堿調pH值為2~3,大部分鐵生成氫(qing)氧化鐵


  沉淀,過(guo)濾除去鐵(tie)、鎳氫氧(yang)化(hua)(hua)(hua)物和氟化(hua)(hua)(hua)鈣沉淀,在(zai)濾液(ye)(ye)中(zhong)加人(ren)氯(lv)化(hua)(hua)(hua)鋇,以鉻(ge)(ge)(ge)酸鋇回收鉻(ge)(ge)(ge)。氧(yang)化(hua)(hua)(hua)劑用(yong)漂(piao)白粉(fen)或次氯(lv)酸鈉、氯(lv)氣、溴水、過(guo)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)氫、過(guo)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鈉等。除漂(piao)白粉(fen)外(wai),其(qi)他氧(yang)化(hua)(hua)(hua)劑必須(xu)與石灰(hui)乳一齊使(shi)用(yong)。鉻(ge)(ge)(ge)在(zai)酸性(xing)溶(rong)液(ye)(ye)中(zhong)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)時(shi),加入過(guo)硫酸銨、高錳酸鉀等強氧(yang)化(hua)(hua)(hua)劑,不加熱也(ye)能(neng)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)成(cheng)鉻(ge)(ge)(ge)酸。


  在堿性溶液中Cr+3很容易氧化成Cr+6,其反應機理如下:


  Ca+2+2(OH)-1→Ca(OH)2


  Cr+3→Cr+6+3e


  Ba+2+CrO4-2→BaCrO4


  鉻酸鋇為黃色結晶沉淀(dian),過濾脫水得到鉻酸鋇的(de)結晶粉末。


 c. 從酸(suan)洗廢液中回收氟硅酸(suan)鈉、硝(xiao)酸(suan)鉀、硫化鎳和鉻制(zhi)品


  酸洗廢液與可溶性硝酸鹽或二氧化硅反應生成不溶性氟化物,如廢液和二氧化硅反應、放置、過濾。放置液中加入硝酸鉀,經過濾、沉淀、干燥,得到約99.9%白色粉末;濾液通氨中和至pH=7,經過濾從沉淀物中回收鉻制品,在濾液中加入足夠量的KCl使NH,NO3變成KNO3,加熱后,放入(NH4)2S并過濾、干燥。


  反(fan)應機理如下:


    6HF+SiO2→H2SiF6+2H2O


    H2SiF6+2KNO3→K2SiF6+2HNO3


   HN4O3+Fe(NO3)3+Cr(NO3)3+7NO3+6H2O→7NH4NO3+Fe(OH)+Cr(OH)3


   NH4NO3+KCl→KNO3+NH4Cl


(NH4)2+Ni(NO3)2→NiS+2NH4NO3


殘液中含有的KNO3、NH4CI等用蒸發濃縮的方法進行回收和利用。