CN106319631B - 一种硫酸废液和盐酸废液的综合处置利用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种硫酸废液和盐酸废液的综合处置利用方法，利用硫酸废液、盐酸废液和贝壳制备硫酸钙晶须，制备方法包含如下步骤：将贝壳粉粹，再加入盐酸废液，搅拌，反应1～2h，得到反应液A；反应液A过滤后将滤液加热至70～90℃，加入甘油、氢氧化镁和乙二胺四乙酸，再匀速滴加硫酸废液，反应1～2h，得到反应液B；反应液B过滤，滤饼用60～80℃热水清洗，再在110～130℃下减压干燥2h。本发明利用贝壳、盐酸废液、硫酸废液制备硫酸钙晶须，大大降低了硫酸钙晶须的生产成本，所制备的硫酸钙晶须直径小、晶须长，且分布均匀；本发明制备方法对温度精度低，使得制备方法简单，易于工业化生产。

Description

一种硫酸废液和盐酸废液的综合处置利用方法
技术领域
本发明涉及一种硫酸废液和盐酸废液的综合处置利用方法，具体涉及一种由贝壳、盐酸废液、硫酸废液制备硫酸钙晶须的方法，属化工技术领域。
背景技术
硫酸钙晶须是CaSO4纤维状单晶体，有二水硫酸钙、半水硫酸钙和无水硫酸钙晶须三种之分，其中无水硫酸钙晶须使用价值和经济价值最高，最为常用。硫酸钙晶须作为增强材料使用具有尺寸稳定、强度高、韧性好、耐高温耐腐蚀、易于表面处理等诸多优良的理化性能，有着广泛的应用，如硫酸钙晶须用作中等强度的填充剂，硫酸钙晶须用于塑料制品提高产品的抗拉强度、弯曲强度、弹性模量和热变形温度等。硫酸钙晶须直径越小、晶须越长，性能越佳。
中国发明专利“一种利用制碱废液和废硫酸制高品质硫酸钙晶须的方法”，公开号CN102453951A，公开了一种利用制碱废液和废硫酸制高品质硫酸钙晶须的方法，将质量含量为50～90％废硫酸加热为40～140℃，再将预热后的制碱废液氯化钙溶液逐步加入废硫酸中，反应过程中加热保温，得到表面光滑、直径小、长径比大硫酸钙晶须。
但是，上述硫酸钙晶须制备方法存在明显的缺陷和不足：(1)反应过程需要采用特殊的加热方式进行加热保温，以保证加热过程热量均匀稳定，该过程对温度控制要求高；(2)为了达到反应过程的精准控温，制碱废液氯化钙溶液需事先预热，并需与废硫酸温度一致。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种硫酸废液和盐酸废液的综合处置利用方法，利用硫酸废液、盐酸废液和贝壳为主要原料制备硫酸钙晶须，并使用甘油、氢氧化镁和乙二胺四乙酸调控硫酸钙晶须的直径和长度，所制备的硫酸钙晶须直径小、晶须长，强度和韧性好。
实现本发明的目的采用的技术方案为：
一种硫酸废液和盐酸废液的综合处置利用方法，包括如下步骤：
1)将贝壳粉粹，再加入盐酸废液，搅拌，反应1～2h，得到反应液A；
2)反应液A过滤，得到滤液；
3)将滤液加热至70～90℃，加入甘油、氢氧化镁和乙二胺四乙酸，再匀速滴加硫酸废液，反应1～2h，得到反应液B；
4)反应液B过滤，滤饼用60～80℃热水清洗，再在110～130℃下减压干燥2h，得到硫酸钙晶须。
优选的，步骤1)所述盐酸废液的浓度为1～5mol/L。
优选的，步骤1)所述盐酸废液与贝壳的摩尔比为2～2.2:1。所述盐酸废液与贝壳的摩尔比为盐酸废液中盐酸的物质的量与贝壳中碳酸钙的物质的量之比。
优选的，步骤3)所述甘油的重量为贝壳重量的10～20％。
优选的，步骤3)所述氢氧化镁的重量为贝壳重量的0.3～0.8％。
优选的，步骤3)所述乙二胺四乙酸的重量为贝壳重量的0.2～0.4％。
优选的，步骤3)所述硫酸废液的浓度为1～3mol/L，硫酸废液滴加时间为10～20min。
优选的，步骤3)所述硫酸废液与贝壳的摩尔比为0.9～1：1。所述硫酸废液与贝壳的摩尔比为硫酸废液中硫酸的物质的量与贝壳中碳酸钙的物质的量之比。所述硫酸废液物质的量小于等于贝壳中碳酸钙的物质的量，以便将反应中生成的盐酸废液作为下一批次硫酸钙晶须制备的原料，并可避免反应生成的盐酸废液中过量的硫酸废液与贝壳产生硫酸钙沉淀的不利影响。
本发明制备硫酸钙晶须的主要原料来源丰富并且价格低廉，贝壳中碳酸钙的含量高达95％，提供了丰富的、高纯度的钙源，盐酸废液和硫酸废液则来源于工业废料，其中本发明产生的盐酸废液也可以用于作为下一批次硫酸钙晶须制备的原料。本发明不仅扩展了贝壳的用途，也实现了工业废料的再利用，变废为宝。
本发明采用贝壳与盐酸废液制备可溶性氯化钙，由于贝壳中碳酸钙含量高，所获得的氯化钙溶液纯度也高，并通过过滤工序除去不溶性杂质；氯化钙溶液中加入甘油、氢氧化镁和乙二胺四乙酸后，与匀速滴加的硫酸废液反应制备硫酸钙晶须。甘油增加反应体系的粘度，减缓硫酸钙晶须的沉降速度，氢氧化镁和乙二胺四乙酸共同控制硫酸钙晶体的生长速度，达到调节晶型的目的，其中乙二胺四乙酸能与钙离子配合生成稳定的螯合物，便于硫酸钙晶须得制备。本发明通过甘油、氢氧化镁和乙二胺四乙酸共同调控硫酸钙晶须的直径和晶须长度。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于:
1、制备硫酸钙晶须的主要原料为贝壳、盐酸废液、硫酸废液，扩大了贝壳的用途，实现了盐酸废液和硫酸废液变废为宝，大大降低了硫酸钙晶须的生产成本，也有减少了盐酸废液和硫酸废液的环境污染。
2、本发明使用甘油增加反应体系的粘度，减缓硫酸钙晶须的沉降速度；同时加入氢氧化镁和乙二胺四乙酸调控硫酸钙晶须的生长。本发明通过甘油、氢氧化镁和乙二胺四乙酸共同调控硫酸钙晶须的直径和晶须长度，所制备的硫酸钙晶须的直径小、晶须长，且分布均匀，提高了无水硫酸钙晶须的纯度和性能。
3、本发明制备方法对温度精度低，无需精确控温，简化了制备方法，易于工业化生产。此外，本发明制备方法废弃物少，并且本制备方法产生的盐酸废液可以作为下一批次硫酸钙晶须制备的原料，实现了盐酸废液的循环应用。
具体实施方式
为使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，下面结合具体实施例对本发明作进一步阐述。
一、实施例部分
实施例1
1)将105g贝壳粉粹，再加入浓度为2mol/L盐酸废液1L，搅拌，反应2h，得到反应液A；
2)反应液A过滤，得到滤液；
3)将滤液加热至80℃，加入甘油15g、氢氧化镁0.84g和乙二胺四乙酸0.3g，再匀速滴加浓度为2mol/L硫酸废液0.5L，滴加时间为10min，反应2h，得到反应液B；
4)反应液B过滤，滤饼用80℃热水清洗，再在110℃下减压干燥2h，得到硫酸钙晶须。所得硫酸钙晶须的平均直径为1.6μm，平均晶须长度为150μm。
实施例2
1)将105g贝壳粉粹，再加入浓度为4mol/L盐酸废液0.55L，搅拌，反应1h，得到反应液A；
2)反应液A过滤，得到滤液；
3)将滤液加热至90℃，加入甘油12g、氢氧化镁0.5g和乙二胺四乙酸0.25g，再匀速滴加浓度为1mol/L硫酸废液0.95L，滴加时间为20min，反应2h，得到反应液B；
4)反应液B过滤，滤饼用80℃热水清洗，再在120℃下减压干燥2h，得到硫酸钙晶须。所得硫酸钙晶须的平均直径为2.4μm，平均晶须长度为160μm。
实施例3
1)将105g贝壳粉粹，再加入浓度为1mol/L盐酸废液2L，搅拌，反应1h，得到反应液A；
2)反应液A过滤，得到滤液；
3)将滤液加热至80℃，加入甘油21g、氢氧化镁0.4g和乙二胺四乙酸0.4g，再匀速滴加浓度为3mol/L硫酸废液0.3L，滴加时间为15min，反应1.5h，得到反应液B；
4)反应液B过滤，滤饼用70℃热水清洗，再在115℃下减压干燥2h，得到硫酸钙晶须。所得硫酸钙晶须的平均直径为2.8μm，平均晶须长度为180μm。
实施例4
1)将105g贝壳粉粹，再加入浓度为3mol/L盐酸废液0.7L，搅拌，反应1.5h，得到反应液A；
2)反应液A过滤，得到滤液；
3)将滤液加热至70℃，加入甘油18g、氢氧化镁0.315g和乙二胺四乙酸0.42g，再匀速滴加浓度为2mol/L硫酸废液0.45L，滴加时间为15min，反应1h，得到反应液B；
4)反应液B过滤，滤饼用60℃热水清洗，再在130℃下减压干燥2h，得到硫酸钙晶须。所得硫酸钙晶须的平均直径为1.9μm，平均晶须长度为140μm。
实施例5
1)将105g贝壳粉粹，再加入浓度为5mol/L盐酸废液0.44L，搅拌，反应2h，得到反应液A；
2)反应液A过滤，得到滤液；
3)将滤液加热至90℃，加入甘油10.5g、氢氧化镁0.6g和乙二胺四乙酸0.21g，再匀速滴加浓度为1mol/L硫酸废液1L，滴加时间为20min，反应1h，得到反应液B；
4)反应液B过滤，滤饼用70℃热水清洗，再在120℃下减压干燥2h，得到硫酸钙晶须。所得硫酸钙晶须的平均直径为2.6μm，平均晶须长度为180μm。
二、实验例部分
实验例1本发明实施例1～5所制备的硫酸钙晶须分析
通过测量，获得本发明实施例1～5所制备的硫酸钙晶须的平均直径和平均晶须长度，具体检测结果见表1。
表1实施例1～5所制备产物检测结果
由表1可知，本发明实施例1～5制备的硫酸钙晶须的平均直径在1.6～2.8μm之间，不仅直径小，且分布均匀；平均晶须长度则在140～180μm之间，长径比在64～94之间，所制备的无水硫酸钙晶须具有良好的强度和韧性等性能。

Claims (6)

1.一种硫酸废液和盐酸废液的综合处置利用方法，其特征在于，包含如下步骤：
1)将贝壳粉粹，再加入盐酸废液，所述盐酸废液中盐酸与贝壳中碳酸钙的摩尔比为2～2.2:1，搅拌，反应1～2h，得到反应液A；
2)反应液A过滤，得到滤液；
3)将滤液加热至70～90℃，加入甘油、氢氧化镁和乙二胺四乙酸，再匀速滴加硫酸废液，反应1～2h，得到反应液B，所述硫酸废液中硫酸与贝壳中碳酸钙的摩尔比为0.9～1：1；
4)反应液B过滤，滤饼用60～80℃热水清洗，再在110～130℃下减压干燥2h，得到硫酸钙晶须。
2.根据权利要求1所述的一种硫酸废液和盐酸废液的综合处置利用方法，其特征在于，步骤1)所述盐酸废液中盐酸的浓度为1～5mol/L。
3.根据权利要求1所述的一种硫酸废液和盐酸废液的综合处置利用方法，其特征在于，步骤3)所述甘油的重量为贝壳重量的10～20％。
4.根据权利要求1所述的一种硫酸废液和盐酸废液的综合处置利用方法，其特征在于，步骤3)所述氢氧化镁的重量为贝壳重量的0.3～0.8％。
5.根据权利要求1所述的一种硫酸废液和盐酸废液的综合处置利用方法，其特征在于，步骤3)所述乙二胺四乙酸的重量为贝壳重量的0.2～0.4％。
6.根据权利要求1所述的一种硫酸废液和盐酸废液的综合处置利用方法，其特征在于，步骤3)所述硫酸废液中硫酸的浓度为1～3mol/L，硫酸废液滴加时间为10～20min。
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