本發(fā)明涉及一種磷酸廢液的綜合利用方法，具體為一種利用磷酸廢液、氫氧化鈉廢液制備磷酸三鈉的方法，屬化工技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

磷酸三鈉是一種重要的化工產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于化工、紡織、印染、造紙、食品等行業(yè)，磷酸三鈉常作為軟水劑、洗滌劑、鍋爐除垢劑、金屬防銹劑、糖汁凈化劑等等。在現(xiàn)有技術(shù)中，磷酸三鈉的制備方法有噴霧干燥法、熱磷酸法、萃取磷酸法、中和法等，中國發(fā)明專利“一種用濕法磷酸制備磷酸三鈉的方法”，公開號CN103787294A，公開了一種利用碳酰胺與濕法磷酸在40～90℃攪拌條件下反應(yīng)得到中間體，再將該中間體與氫氧化鈉在40～90℃攪拌條件下反應(yīng)40～120min，磷酸三鈉漿液降溫至溫度≤50℃，冷卻結(jié)晶，離心過濾后濾餅干燥后，得到磷酸三鈉產(chǎn)品。所用濕法磷酸采用離心或者壓濾的方法除去固體雜質(zhì)。

但是，上述用濕法磷酸制備磷酸三鈉的方法存在明顯的缺陷和不足：(1)采用離心或者壓濾的方法僅除去固體雜質(zhì)，無法除去濕法磷酸中可溶性金屬離子，如鎂離子、鈣離子，濕法磷酸中這些可溶性金屬離子會干擾磷酸三鈉的制備，并降低磷酸三鈉的純度；(2)磷酸三鈉漿液降溫至溫度≤50℃結(jié)晶，而在50℃時，磷酸三鈉結(jié)晶母液中會殘留大量的未結(jié)晶析出的磷酸三鈉，造成磷酸三鈉的損失，減低了成品的收率，導(dǎo)致生產(chǎn)成本高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種新型的磷酸三鈉的制備方法，本發(fā)明的制備方法工藝流程短、操作簡便，成品純度高、收率高、生產(chǎn)成本低，易于工業(yè)化生產(chǎn)。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的采用的技術(shù)方案為：

一種磷酸廢液的綜合利用方法，包括如下步驟：

1)將磷酸廢液加熱至40～60℃，在50～80rpm攪拌速度下加入活性炭，攪拌1～2h，趁熱過濾，收集脫色后的磷酸廢液；

2)將步驟1)收集的脫色后的磷酸廢液加熱至60～80℃，滴加氫氧化鈉廢液，得到含磷酸三鈉的反應(yīng)液，其中氫氧化鈉廢液中氫氧化鈉與磷酸廢液中磷酸的摩爾比為3.1～3.2：1；

3)向步驟2)制備的反應(yīng)液中加入羧甲基纖維素鈉，攪拌1～2h，過濾，收集濾液；

4)將步驟3)的濾液40～60℃減壓濃縮，得到磷酸三鈉粗品；

5)將步驟4)制備的磷酸三鈉粗品用90～100℃純化水溶解，得到磷酸三鈉水溶液，磷酸三鈉水溶液降溫至20～30℃后加入乙醇，靜置1～3h，得到結(jié)晶母液；

6)將步驟5)的結(jié)晶母液過濾，濾餅用乙醇洗滌后，220～240℃干燥得到磷酸三鈉。

優(yōu)選的，步驟1)所述磷酸廢液中磷酸的質(zhì)量濃度為10～20％。

優(yōu)選的，步驟1)所述活性碳的質(zhì)量為磷酸廢液質(zhì)量的3～5％。

優(yōu)選的，步驟2)所述氫氧化鈉廢液中氫氧化鈉的質(zhì)量濃度10～28％。

優(yōu)選的，步驟3)所述羧甲基纖維素鈉的質(zhì)量為磷酸廢液質(zhì)量的1～2％。

優(yōu)選的，步驟5)所述磷酸三鈉水溶液的質(zhì)量濃度為35～40％。

優(yōu)選的，步驟5)所述乙醇加入量為磷酸三鈉水溶液質(zhì)量的20～40％。

本發(fā)明制備磷酸三鈉的主要原料為10～20wt％磷酸廢液和10～28wt％氫氧化鈉廢溶液，實(shí)現(xiàn)了磷酸廢液和氫氧化鈉廢液廢物再利用，大大降低了磷酸三鈉的生產(chǎn)成本，同時避免了磷酸廢液和氫氧化鈉廢液的排放。

本發(fā)明采用向磷酸廢液中滴加氫氧化鈉廢液的方式，其中氫氧化鈉廢液中氫氧化鈉與磷酸廢液中磷酸的摩爾比為3.1～3.2：1，控制所制備的產(chǎn)物為磷酸三鈉。活性炭具有吸附色素的性能，并隨著溶液pH的增加而降低，當(dāng)pH值高于9.0時不易吸附色素，當(dāng)向磷酸廢液中加入3～5％磷酸廢液質(zhì)量的活性炭則能有效吸附磷酸廢液中色素；當(dāng)加入1～2％磷酸廢液質(zhì)量的羧甲基纖維素鈉，羧甲基纖維素通過與可溶性金屬離子螯合，能有效吸附并沉淀反應(yīng)液中的可溶性金屬離子。通過活性炭和羧甲基纖維素鈉分別除去磷酸廢液中的色素和反應(yīng)液中可溶性金屬離子，從而提高磷酸三鈉的純度。

磷酸三鈉可溶于水，但不溶于醇，因此先將磷酸三鈉粗品用90～100℃純化水溶解制備成磷酸三鈉飽和溶液或近飽和溶液，然后磷酸三鈉水溶液降溫至20～30℃后析晶，最后再加入乙醇。該工序的目的在于：(1)90～100℃溫度制備磷酸三鈉水溶液可提高磷酸三鈉的濃度，減少結(jié)晶母液的體積；(2)向磷酸三鈉水溶液中加入乙醇可降低結(jié)晶母液的極性，從而降低磷酸三鈉在結(jié)晶母液中的溶解度，促使磷酸三鈉結(jié)晶析出，提高磷酸三鈉的收率。本發(fā)明所用乙醇的質(zhì)量濃度為95％。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于:

1、本發(fā)明向磷酸廢液中加入3～5％磷酸廢液質(zhì)量的活性炭，酸性條件下活性炭具有較好的吸附性能，能有效吸附磷酸廢液中色素；羧甲基纖維素鈉具有絮凝作用、螯合作用，能有效地吸附可溶性金屬離子并將其沉淀，可有效除去磷酸三鈉的反應(yīng)液中的可溶性金屬離子。通過活性炭和羧甲基纖維素鈉分別除去磷酸廢液中的色素和反應(yīng)液中可溶性金屬離子，從而提高磷酸三鈉的純度。

2、本發(fā)明的磷酸三鈉粗品先用90～100℃純化水溶解制備成磷酸三鈉飽和溶液或近飽和溶液，提高了磷酸三鈉水溶液中磷酸三鈉的濃度，減少了結(jié)晶母液的體積；其次，磷酸三鈉水溶液中加入了20～40％磷酸三鈉水溶液質(zhì)量的乙醇，降低了結(jié)晶母液的極性，從而降低磷酸三鈉在結(jié)晶母液中的溶解度，使其絕大部分結(jié)晶析出，減少了磷酸三鈉的損失，提高了成品磷酸三鈉的收率，降低了生產(chǎn)成本。

3、制備磷酸三鈉的主要原料為磷酸廢液和氫氧化鈉廢液，實(shí)現(xiàn)了磷酸廢液和氫氧化鈉廢液變廢為寶，不僅大大降低了磷酸三鈉的生產(chǎn)成本，同時避免了磷酸廢液和氫氧化鈉廢液的排放，有效地保護(hù)了環(huán)境。

4、本發(fā)明制備方法工藝流程短、操作簡便、條件溫和、安全性高，易于工業(yè)化生產(chǎn)。

具體實(shí)施方式

為使本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以更好的理解本發(fā)明并能予以實(shí)施，下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步闡述。

實(shí)施例1

1)將質(zhì)量濃度為15％的磷酸廢液1000g加熱至60℃，在60rpm攪拌速度下，加入活性炭40g，攪拌1.5h，趁熱過濾，收集脫色后的磷酸廢液；

2)將步驟1)收集的脫色后的磷酸廢液加熱至80℃，再向脫色后的磷酸廢液中滴加質(zhì)量濃度為20％的氫氧化鈉廢液980g，得到含磷酸三鈉的反應(yīng)液；

3)向步驟2)制備的反應(yīng)液中加入羧甲基纖維素鈉10g，攪拌2h，過濾，收集濾液；

4)將步驟3)的濾液40℃減壓濃縮，得到磷酸三鈉粗品；

5)將步驟4)制備的磷酸三鈉粗品用93℃純化水溶解，得到磷酸三鈉水溶液，再降溫至30℃，再加入95wt％乙醇125g，靜置2h，得到結(jié)晶母液；

6)將步驟5)的結(jié)晶母液過濾，濾餅用乙醇100g洗滌后，230℃干燥得到白色磷酸三鈉233g。

實(shí)施例2

1)將質(zhì)量濃度為15％的磷酸廢液1000g加熱至50℃，在80rpm攪拌速度下，加入活性炭35g，攪拌1.5h，趁熱過濾，收集脫色后的磷酸廢液；

2)將步驟1)收集的脫色后的磷酸廢液加熱至60℃，再向脫色后的磷酸廢液中滴加質(zhì)量濃度為10％的氫氧化鈉廢液1960g，得到含磷酸三鈉的反應(yīng)液；

3)向步驟2)制備的反應(yīng)液中加入羧甲基纖維素鈉20g，攪拌1.5h，過濾，收集濾液；

4)將步驟3)的濾液50℃減壓濃縮，得到磷酸三鈉粗品；

5)將步驟4)制備的磷酸三鈉粗品用90℃純化水溶解，得到磷酸三鈉水溶液，再降溫至30℃，再加入95wt％乙醇165g，靜置1.5h，得到結(jié)晶母液；

6)將步驟5)的結(jié)晶母液過濾，濾餅用乙醇100g洗滌后，225℃干燥得到白色磷酸三鈉238g。

實(shí)施例3

1)將質(zhì)量濃度為20％的磷酸廢液1000g加熱至50℃，在60rpm攪拌速度下，加入活性炭50g，攪拌2h，趁熱過濾，收集脫色后的磷酸廢液；

2)將步驟1)收集的脫色后的磷酸廢液加熱至70℃，再向脫色后的磷酸廢液中滴加質(zhì)量濃度為15％的氫氧化鈉廢液1690g，得到含磷酸三鈉的反應(yīng)液；

3)向步驟2)制備的反應(yīng)液中加入羧甲基纖維素鈉12g，攪拌1.5h，過濾，收集濾液；

4)將步驟3)的濾液40℃減壓濃縮，得到磷酸三鈉粗品；

5)將步驟4)制備的磷酸三鈉粗品用95℃純化水溶解，得到磷酸三鈉水溶液，再降溫至25℃，再加入95wt％乙醇286g，靜置3h，得到結(jié)晶母液；

6)將步驟5)的結(jié)晶母液過濾，濾餅用乙醇100g洗滌后，240℃干燥得到白色磷酸三鈉318g。

實(shí)施例4

1)將質(zhì)量濃度為10％的磷酸廢液1000g加熱至60℃，在50rpm攪拌速度下，加入活性炭30g，攪拌1h，趁熱過濾，收集脫色后的磷酸廢液；

2)將步驟1)收集的脫色后的磷酸廢液加熱至65℃，再向脫色后的磷酸廢液中滴加質(zhì)量濃度為28％的氫氧化鈉廢液460g，得到含磷酸三鈉的反應(yīng)液；

3)向步驟2)制備的反應(yīng)液中加入羧甲基纖維素鈉20g，攪拌1.8h，過濾，收集濾液；

4)將步驟3)的濾液60℃減壓濃縮，得到磷酸三鈉粗品；

5)將步驟4)制備的磷酸三鈉粗品用100℃純化水溶解，得到磷酸三鈉水溶液，再降溫至20℃，再加入95wt％乙醇105g，靜置1h，得到結(jié)晶母液；

6)將步驟5)的結(jié)晶母液過濾，濾餅用乙醇100g洗滌后，220℃干燥得到白色磷酸三鈉160g。

實(shí)施例5

1)將質(zhì)量濃度為12％的磷酸廢液1000g加熱至40℃，在70rpm攪拌速度下，加入活性炭40g，攪拌1.2h，趁熱過濾，收集脫色后的磷酸廢液；

2)將步驟1)收集的脫色后的磷酸廢液加熱至75℃，再向脫色后的磷酸廢液中滴加質(zhì)量濃度為25％的氫氧化鈉廢液610g，得到含磷酸三鈉的反應(yīng)液；

3)向步驟2)制備的反應(yīng)液中加入羧甲基纖維素鈉18g，攪拌1h，過濾，收集濾液；

4)將步驟3)的濾液50℃減壓濃縮，得到磷酸三鈉粗品；

5)將步驟4)制備的磷酸三鈉粗品用98℃純化水溶解，得到磷酸三鈉水溶液，再降溫至25℃，再加入95wt％乙醇223g，靜置2h，得到結(jié)晶母液；

6)將步驟5)的結(jié)晶母液過濾，濾餅用乙醇100g洗滌后，230℃干燥得到白色磷酸三鈉195g。