氧化-吸附法處理含鐵廢鹽酸
摘要：提出并研究了高效氧化與強(qiáng)化吸附相結(jié)合的含鐵廢酸資源化處理新工藝。系統(tǒng)研究了其氧化過(guò)程的適宜工藝條件并考察了吸附分離單元中的主要工藝參數(shù)對(duì)鐵離子去除率的影響規(guī)律。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，采用雙氧水氧化廢鹽酸中Fe2+將不會(huì)引入其他污染因子，雙氧水的最佳投加摩爾數(shù)為Fe2+濃度的1.2倍，氧化時(shí)間優(yōu)選為2h；氧化后的含鐵廢鹽酸經(jīng)過(guò)強(qiáng)堿陰離子交換樹(shù)脂NDA900分離去除大部分鐵離子，若采用固定床雙柱串聯(lián)方式運(yùn)行，鐵離子分離去除率可達(dá)99.9%，處理后鹽酸可返回酸洗工序重復(fù)利用。
吸附飽和后的樹(shù)脂僅使用自來(lái)水就可以實(shí)現(xiàn)完全再生，再生液中三氯化鐵濃度高達(dá)40~50g/L。這一工藝有望實(shí)現(xiàn)廢鹽酸及其中鐵離子的綜合利用，為相關(guān)行業(yè)清潔生產(chǎn)水平的提升提供技術(shù)支持。
表面酸洗工序是指在酸液里浸泡鐵鑄件，或在鐵鑄件表面噴灑酸液，以去除其表面氧化層的方法。該工序廣泛應(yīng)用于電鍍、鋼鐵等行業(yè)。在相同的酸液溫度和濃度下，鹽酸對(duì)鐵鑄件表面的腐蝕速度遠(yuǎn)大于硫酸，且鹽酸的除銹效率高、鐵損低、蒸汽用量少、廢液量少、在配置時(shí)又比硫酸經(jīng)濟(jì)、安全，因此，近年來(lái)，鹽酸酸洗已逐步代替了硫酸酸洗工藝。
為保障鐵鑄件表面處理效果，鹽酸液需要定期整體更換。這些廢酸液的主要成分為高濃度H+、CL－和Ｆe2+，根據(jù)企業(yè)生產(chǎn)工藝的要求不同，各個(gè)成分的含量有所差異。電鍍企業(yè)的表面酸洗工序中，需更換的廢酸液Ｆe2+濃度為1５～20g/L，游離酸度為120～200g/L。如不對(duì)其進(jìn)行妥善的綜合處理，不僅會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重的環(huán)境污染，而且浪費(fèi)了有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的高濃度鹽酸和氯化鐵資源。
目前，常用的廢酸治理技術(shù)有中和沉淀法、高溫水解法、結(jié)晶法、熱分解法、膜分離法、萃取法等。中和法由于操作簡(jiǎn)單、成本低廉而應(yīng)用最為廣泛，但該方法不但浪費(fèi)了大量的堿、酸和鐵資源，還顯著增加了企業(yè)排放廢水鹽含量，將導(dǎo)致后續(xù)廢水處理及回用成本的大幅度提升。其他方法資源化方面又存在能耗高、投入高等問(wèn)題，難以實(shí)現(xiàn)工程化推廣應(yīng)用。
因此，本研究以投入少、運(yùn)行費(fèi)用低、無(wú)二次污染為出發(fā)點(diǎn)，以零排放為目標(biāo)，采用以高效氧化與強(qiáng)化吸附為核心的新型工藝實(shí)現(xiàn)含鐵廢鹽酸的處理與資源化，并對(duì)氧化過(guò)程和吸附分離過(guò)程中的主要影響因素進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。
1實(shí)驗(yàn)部分
1.1試劑和儀器
實(shí)驗(yàn)用試劑均為分析純。
TAS990原子吸收分光光度計(jì)，北京普析通用儀器公司；紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)，上海菁華化學(xué)儀器有限公司；PS-10精密PH計(jì)，德國(guó)SatORiuS公司；HR８00拉曼光譜儀，法國(guó)ＪY公司；NDA900型樹(shù)脂（苯乙烯系大孔強(qiáng)堿性陰離子交換樹(shù)脂），NDA910型樹(shù)脂（苯乙烯系大孔弱堿性陰離子交換樹(shù)脂）、NDA930型樹(shù)脂（環(huán)氧系大孔弱堿性陰離子交換樹(shù)脂），江蘇永泰環(huán)保科技有限公司。
1.2含鐵廢鹽酸成分分析及測(cè)試
實(shí)際含鐵廢鹽酸取自常州泰瑞美電鍍科技有限公司的酸洗車(chē)間。采用鄰菲啉分光光度法檢測(cè)廢酸液中Ｆe2+含量；總鐵含量采用火焰原子吸收分光光度法檢測(cè)；CL－含量采用硝酸銀滴定法檢測(cè)；COD、SS、酸度采用常規(guī)測(cè)法，分別為：重鉻酸鉀法，重量法，指示劑滴定法。
1.3模擬溶液的配置
模擬含鐵廢鹽酸：Ｆe2+濃度為0.3MOL/L，鹽酸濃度為6.0MOL/L。模擬氧化后含鐵廢鹽酸：Ｆe3+濃度為0.3MOL/L，鹽酸濃度為6.0MOL/L。
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