目前已经建立了许多无废液排放的带钢酸洗厂,即将直接焙烧处理工艺与钢材的酸洗工艺有效地结合起来。
1.2回收铁盐
1.2.l 浓缩工艺
酸洗废液中含有较高浓度的Fe2+,如果加入铁屑使之与酸反应,可以进一步充分利用其中的酸来提高Fe2+含量。
硫酸酸洗废液浓缩冷却后析出FeSO4•7H2O晶体。冷却温度为-5~-10℃时,大部分铁盐能够析出,当冷却温度为常温时,铁盐部分析出,母液需进行循环处理。
盐酸酸洗废液浓缩处理后可以得到FeCl2 溶液或FeCl2•2H2O晶体,由于亚铁盐不稳定,一般需要再进行氧化处理:即再用氯气将FeCl2 溶液或FeCl2•2H2O晶体的饱和溶液氧化,得FeCl3 溶液,可以作为产品出售。
由于盐酸具有挥发性,容易再生,所以在对盐酸酸洗废液进行浓缩处理的同时,可以回收得到稀盐酸,与浓酸混合后可循环用于酸洗工艺。也可以用萃取法再生盐酸后进行铁盐的回收[1]。
1.2.2 膜法分离
通过膜分离技术也可以对废液进行分离再回收,即利用膜的离子选择性将盐和酸分离开,同时回收酸和铁盐。
渗析法的投资仅为焙烧法的1/5左右,正日益引起人们的重视,该技术的关键是确定离子交换膜的面积,渗析面积可以通过计算获得[2]。周柏青[3]采用阴离子交换膜对盐酸酸洗废液进行了分离,酸的回收率达到90%,回收酸中亚铁盐的质量浓度小于10 g/L。
近年来发展起来的纳米过滤技术是介于反渗透和超滤技术之间的一种新型分离技术,其具有腴体耐热。耐酸碱性能好、操作压力低、集浓缩与透析为一体等特点。万金保[4]利用该技术,以聚砜、聚醚砜为膜材质,成功地从硫酸酸洗废液中回收了FeSO4•7H2O和20%的H2SO4。
膜的性能、操作技术以及酸洗废液的特点是膜分离技术中的关键,对膜材料及应用技术进行深入研究是该技术广泛应用于实践的前提条件和主要发展方向。
1.3制备无机高分子絮凝剂
聚合硫酸铁和聚合氯化铁是两种典型的铁系无机高分子絮凝剂,广泛应用于给水和污水处理。聚合硫酸铁的组成为[Fe2(OH)n(SO4)3-n/2]m,为红褐色粘性液体[5]。聚合氯化铁的组成[Fe2(OH)nCl6-n]m,为红褐色透明液体[6]。它们分别是羟基部分取代SO42-和Cl-而形成的聚合物,可以分别从以硫酸和盐酸做酸洗用酸所得到的酸洗废液制得,其合成方法可以概述为[7-9]:控制溶液中的酸度、m(SO42-)/m(Cl-)和Fe2+ 浓度,在一定温度下,用氧化剂将Fe2+ 氧化成Fe3+ 的同时使之聚合。反应的关键要素之一是调节三者的浓度及其比例关系,调节的方法依产品及其要求(如浓度、聚合度等)、所用氧化剂等条件而定。氧化剂可以用氧气、空气、氯气、硝酸、亚硝酸盐或过氧化氢等。反应温度一般不高于90℃。
其生产工艺过程见图1。
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