專利名稱：利用酸洗廢液和廢鋁料制備聚合氯化鋁鐵絮凝劑的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用酸洗廢液和廢鋁料制備聚合氯化鋁鐵絮凝劑的方法及其應(yīng)用，屬于環(huán)境化工、廢水處理等技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
為改善鋼材表面結(jié)構(gòu)或?qū)Ρ砻孢M(jìn)行加工處理，常利用強(qiáng)酸的腐蝕作用對(duì)鋼材表面進(jìn)行清洗，而當(dāng)清洗進(jìn)行到一定程度時(shí)，洗液中酸濃度降低，需要更換新酸以維持合適的酸洗速度，殘液外排形成高濃度金屬離子及殘酸的廢液，其主要成分是氯化亞鐵溶液。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全國(guó)排出的酸洗廢液大于lX106m3/a。酸洗廢液酸性強(qiáng)、濃度高、廢液量大、易形成酸霧，若直接排放會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，同時(shí)也造成廢液中Fe2+、廢酸等有用資源的浪費(fèi)。如何實(shí)現(xiàn)酸洗廢液的資源化，成為國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)，各種綜合利用的技術(shù)包括中和堿性廢水、循環(huán)再生工藝等，其中制備無(wú)機(jī)高分子絮凝劑是一個(gè)主攻方向。我國(guó)鋁型材的產(chǎn)量每年以40%的速度增長(zhǎng)，2007年我國(guó)的鋁型材產(chǎn)量達(dá)到600多萬(wàn)噸。在生產(chǎn)鋁型材的過(guò)程中，會(huì)有鋁廢料，如鋁渣、鋁屑、鋁邊角料的產(chǎn)生。鋁廢料的回收，再利用，無(wú)論從節(jié)約地球上資源、節(jié)約成本，還是環(huán)境保護(hù)、改善人類生態(tài)環(huán)境等各方面具有十分巨大的意義。20世紀(jì)70年代，聚合氯化鋁的成功開(kāi)發(fā)為無(wú)機(jī)高分子絮凝劑的發(fā)展提供了廣闊的前景，80年代關(guān)于聚合氯化鋁鐵的第一件歐洲專利公布之后，人們轉(zhuǎn)而研究聚合氯化鋁鐵。聚合氯化鋁鐵是一種性能優(yōu)良的無(wú)機(jī)高分子絮凝劑，它把聚合氯化鋁和聚合氯化鐵二者的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來(lái)，既具有鋁鹽絮凝劑較好的電中和、吸附、架橋和卷掃絮凝作用，除濁效果好，對(duì)設(shè)備管路腐蝕性小等優(yōu)點(diǎn)；又具有鐵鹽絮凝劑沉降快、低溫處理性能好、適應(yīng)PH值范圍廣、易于分離等優(yōu)點(diǎn)。
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目前利用酸洗廢液制備聚合氯化鐵的專利和文獻(xiàn)已有很多,其中如中國(guó)專利申請(qǐng)公布號(hào)為 CN1266819A、CN1789147A、CN101780986A、CN102502747A、CN102603015A 的專利。但利用鋁原料和酸洗廢液為原材料，調(diào)節(jié)合適PH環(huán)境，輔以氧化劑，通過(guò)氧化聚合的方法制備聚合氯化鋁鐵的報(bào)道很少。專利CN101074128A用鋁酸鈣粉和酸洗廢液生產(chǎn)的聚合氯化鐵鋁混凝劑產(chǎn)品鹽基度過(guò)低，且需要加入穩(wěn)定劑。專利CN102372308A采用鋁原料(鋁礬土或氫氧化鋁粉)和酸洗廢液制備聚合氯化鋁鐵，其母液制備過(guò)程對(duì)壓力的要求嚴(yán)格。黃勇強(qiáng)(電鍍廢酸制備絮凝劑聚合氯化鋁鐵及其應(yīng)用研究，水處理技術(shù)，2010，36(12),113^116)用鋁酸鈣粉和電鍍廢酸為原料，以催化氧化的方法制備聚合氯化鋁，雖然工藝簡(jiǎn)單，但其使用的氧化劑為亞硝酸鈉，氧化效率不高，在制備過(guò)程中引入亞硝酸根離子對(duì)環(huán)境及人體健康均有副作用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種利用酸洗廢液和廢鋁料制備聚合氯化鋁鐵絮凝劑的方法及其應(yīng)用，解決酸洗廢液的污染問(wèn)題，同時(shí)將廢物充分利用，變廢為寶。
本發(fā)明提供一種利用酸洗廢液和廢鋁料制備聚合氯化鋁鐵絮凝劑的方法具有以下步驟
(1)用廢鋁料和工業(yè)鹽酸在常壓狀態(tài)下，放入耐酸容器內(nèi)反應(yīng)，當(dāng)PH升至O.8^1. 3時(shí)，進(jìn)行過(guò)濾，生成含鋁溶液；
(2)在酸洗廢液中加入廢鋁料使其完全溶解后，其溶液的pH升至1.6^2. 0，生成含鐵溶液；
(3 )將步驟(I)中的含鋁溶液和步驟(2 )中的含鐵溶液按比例投入抗腐蝕反應(yīng)容器中，加堿調(diào)節(jié)混合液的PH值為1. 9^3. O ；
(4)將反應(yīng)容器混合液的溫度控制在65 85°C，慢速攪拌，加入氧化劑，反應(yīng)3(Γ60分鐘，停止加熱，陳化2 3小時(shí)，制得聚合氯化鋁鐵絮凝劑。上述步驟(I)中，廢鋁料為鋁材在加工過(guò)程中產(chǎn)生的鋁邊角料、鋁屑及鋁渣；其中鋁含量為70 80%。上述步驟(I)中，含鋁溶液中Al (III)濃度為7(Tl00g/L。上述步驟(2)中，酸洗廢液為鋼鐵酸洗廢液，所含的游離酸為鹽酸，其中Fe( II )濃度為 160 175g/L，F(xiàn)e(III)濃度為 15 20g/L。上述步驟(3)中，鋁與鐵的摩爾比為6 9:4 I。上述步驟(4)中，氧化劑為氯酸鈉，以固體形式或溶液形式投加。本發(fā)明還提供一種上述的聚合氯化鋁鐵絮凝劑用于廢水處理過(guò)程中的除濁、脫色、除油及其它固液分離過(guò)程。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果1.利用鋼鐵酸洗廢液和廢鋁料作為制備的原料，兩者均為工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的廢料，降低了制備聚合氯化鋁鐵的成本，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了酸洗廢液和廢鋁料的綜合利用，減輕了酸洗廢液對(duì)環(huán)境的污染。2.采用氧化性很強(qiáng)的氯酸鈉作為氧化劑，氧化速度快，效率高，能將酸洗廢液中的Fe2+全部氧化成Fe3+，制備的聚合氯化鋁鐵絮凝劑穩(wěn)定性強(qiáng)。3.采用先調(diào)整鹽基度后氧化聚合的方法，在溶解廢鋁料的過(guò)程中控制pH，使溶液的PH值自發(fā)地上升，從而可以只加少量堿而使溶液pH值升高，降低制備聚合氯化鋁鐵的成本。4.整個(gè)制備過(guò)程均在常壓下進(jìn)行，對(duì)設(shè)備的要求低，整套工藝操作簡(jiǎn)單，可以靈活控制制備原料中鋁鐵的比例，使絮凝劑的應(yīng)用范圍更廣泛。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明以下結(jié)合實(shí)施案例做進(jìn)一步的描述，但并不限制本發(fā)明。實(shí)施例1
(1)取鋁含量為70%的廢鋁料50g，工業(yè)鹽酸(HCl為23%)740g，投入到耐酸反應(yīng)容器內(nèi)。當(dāng)溶液PH=LO時(shí)，過(guò)濾，濾液即為含鋁溶液；
(2)取鋼鐵酸洗廢液55g，廢鋁料O.22g，投入到耐酸反應(yīng)容器中，待完全溶解，溶液為PH=L 8的含鐵溶液；
(3 )將步驟(I)中的含鋁溶液和步驟(2 )中的含鐵溶液投入抗腐蝕反應(yīng)容器中，邊攪拌邊滴加2mol/L的氫氧化鈉溶液，當(dāng)pH=l. 91時(shí)，加熱，將溫度控制在75°C，慢速攪拌，加入氯酸鈉2. 4g，反應(yīng)40分鐘，停止加熱，陳化3小時(shí)即為Al2O3含量10. 2%，F(xiàn)e2O3含量1. 8%，鹽基度為40. 6%的聚合氯化鋁鐵成品。實(shí)施例2
(1)取鋁含量為75%的廢鋁料43g，工業(yè)鹽酸(HCl為25%)620g，投入到耐酸反應(yīng)容器內(nèi)。當(dāng)溶液PH=L I時(shí)，過(guò)濾，濾液即為含鋁溶液；
(2)取鋼鐵酸洗廢液105g，廢鋁料O.45g，投入到耐酸反應(yīng)容器中，待完全溶解，溶液為PH=L 9的含鐵溶液；
(3 )將步驟(I)中的含鋁溶液和步驟(2 )中的含鐵溶液投入抗腐蝕反應(yīng)容器中，邊攪拌邊滴加2mol/L的氫氧化鈉溶液，當(dāng)pH=l. 98時(shí)，加熱，將溫度控制在70°C，慢速攪拌，加入氯酸鈉4. 5g，反應(yīng)50分鐘，停止加熱，陳化2小時(shí)即為Al2O3含量8. 6%，F(xiàn)e2O3含量3. 4%，鹽基度為39. 8%的聚合氯化鋁鐵成品。實(shí)施例3
(1)取鋁含量為80%的廢鋁料35 g，工業(yè)鹽酸(HCl為26%)520g，投入到耐酸反應(yīng)容器內(nèi)。當(dāng)溶液PH=O. 9時(shí)，過(guò)濾，濾液即為含鋁溶液；
(2)取鋼鐵酸洗廢液150g，廢鋁料O.6g，投入到耐酸反應(yīng)容器中，待完全溶解，溶液為pH=l. 7的含鐵溶液；
(3 )將步驟(I)中的含鋁溶液和步驟(2 )中的含鐵溶液投入抗腐蝕反應(yīng)容器中，邊攪拌邊滴加2mol/L的氫氧化鈉溶液，當(dāng)pH=2. 35時(shí)，加熱，將溫度控制在75°C，慢速攪拌，加入氯酸鈉6. 5g，反應(yīng)40分鐘，停止加熱，陳化3小時(shí)即為Al2O3含量7. 1%，F(xiàn)e2O3含量4. 8%，鹽基度為47. 1%的聚合氯化鋁鐵成品。實(shí)施例4
(1)取鋁含量為78%的廢鋁料30g，工業(yè)鹽酸(HCl為25%)440g，投入到耐酸反應(yīng)容器內(nèi)。當(dāng)溶液PH=L I時(shí)，過(guò)濾，濾液即為含鋁溶液；
(2)取鋼鐵酸洗廢液190g，廢鋁料O.82g，投入到耐酸反應(yīng)容器中，待完全溶解，溶液為PH=L 9的含鐵溶液；
(3 )將步驟(I)中的含鋁溶液和步驟(2 )中的含鐵溶液投入抗腐蝕反應(yīng)容器中，邊攪拌邊滴加2mol/L的氫氧化鈉溶液，當(dāng)pH=2. 97時(shí)，加熱，將溫度控制在70°C，慢速攪拌，加入氯酸鈉8. 2g，反應(yīng)40分鐘，停止加熱，陳化3小時(shí)即為Al2O3含量5. 8%，F(xiàn)e2O3含量6. 1%，鹽基度為54. 6%的聚合氯化鋁鐵成品。
權(quán)利要求
1.一種利用酸洗廢液和廢鋁料制備聚合氯化鋁鐵絮凝劑的方法，其特征在于具有以下步驟(1)用廢鋁料和工業(yè)鹽酸在常壓狀態(tài)下，放入耐酸容器內(nèi)反應(yīng)，當(dāng)PH升至O.8^1. 3時(shí)， 進(jìn)行過(guò)濾，生成含鋁溶液；(2)在酸洗廢液中加入廢鋁料使其完全溶解后，其溶液的pH升至1.6 2.0，生成含鐵溶液；(3 )將步驟(I)中的含鋁溶液和步驟(2 )中的含鐵溶液按比例投入抗腐蝕反應(yīng)容器中， 加堿調(diào)節(jié)混合液的PH值為1. 9^3. O ；(4)將反應(yīng)容器混合液的溫度控制在65 85°C，慢速攪拌，加入氧化劑，反應(yīng)3(Γ60分鐘，停止加熱，陳化2 3小時(shí)，制得聚合氯化鋁鐵絮凝劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備聚合氯化鋁鐵絮凝劑的方法，其特征在于上述步驟(I) 中，廢鋁料為鋁材在加工過(guò)程中產(chǎn)生的鋁邊角料、鋁屑及鋁渣；其中鋁含量為7(Γ80%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備聚合氯化鋁鐵絮凝劑的方法，其特征在于上述步驟(I) 中，含鋁溶液中Al (III)濃度為7(Tl00g/L。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備聚合氯化鋁鐵絮凝劑的方法，其特征在于上述步驟(2)中，酸洗廢液為鋼鐵酸洗廢液，所含的游離酸為鹽酸，其中Fe( II )濃度為16(Tl75g/L， Fe(III)濃度為 15 20g/L。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備聚合氯化鋁鐵絮凝劑的方法，其特征在于上述步驟(3) 中,鋁與鐵的摩爾比為6 9:4 I。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備聚合氯化鋁鐵絮凝劑的方法，其特征在于上述步驟(4) 中，氧化劑為氯酸鈉，以固體形式或溶液形式投加。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種利用酸洗廢液和廢鋁料制備聚合氯化鋁鐵絮凝劑的方法，本方法制備的聚合氯化鋁鐵絮凝劑采用廢鋁料經(jīng)酸溶后與酸洗廢液混合、氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH、強(qiáng)氧化物氧化聚合而成；與現(xiàn)有技術(shù)相比，原料便宜且來(lái)源廣泛，工藝簡(jiǎn)單易操作；通過(guò)控制廢鋁料量的加入調(diào)節(jié)pH，有效降低產(chǎn)品成本；靈活控制制備原料中鋁鐵的比例，應(yīng)用范圍更加廣泛。
文檔編號(hào)C02F1/52GK103043759SQ20121053966
公開(kāi)日2013年4月17日 申請(qǐng)日期2012年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月14日
發(fā)明者湯兵, 盧志剛 申請(qǐng)人:廣東工業(yè)大學(xué)