CN106430508A - 一种酸性沉钒废水的净化剂及其生产方法和应用 - Google Patents

一种酸性沉钒废水的净化剂及其生产方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种酸性沉钒废水的净化剂及其生产方法和应用。该净化剂是由以下生产方法制备而成：称取一定量的水倒入反应器；然后分别称取一定质量的聚丙烯酰胺、聚合硫酸铝和聚合硫酸铁后，依次加入到反应器中搅拌；对搅拌均匀的混合液进行pH值的调节，控制混合液的pH值为4～4.5；然后静置25～30min，取上清液，得到的上清液即为用于酸性沉钒废水的净化剂。本发明生产得到的净化剂在酸性沉钒废水处理过程中加入量为5～10ml/L。本发明的生产方法工艺简单、适应性强，可实现自动化生产。本发明的生产方法仅需使用带有搅拌装置和温度计的反应器；使用的设备成熟，设备投资较小。

Description

一种酸性沉钒废水的净化剂及其生产方法和应用
技术领域
本发明涉及一种废水处理领域，具体涉及一种酸性沉钒废水的净化剂及其生产方法和应用。
背景技术
酸性沉钒废水是五氧化二钒或三氧化二钒生产过程中，钒渣在焙烧、浸出、沉淀等生产工序产生的含有铬(Ⅵ)和钒(Ⅴ)的废水，其中，铬(Ⅵ)的浓度0.3g/L～2.5g/L，钒(Ⅴ)的浓度0.10g/L～0.25g/L，pH值为1～3。铬(Ⅵ)和钒(Ⅴ)都具有非常强的毒性，特别是铬(Ⅵ)对生态环境污染严重，通过食物链在生物体内富集，且不能被微生物分解，水溶性铬(Ⅵ)已被列为对人体危害最大的化学物质之一。
目前，国内多数钒生产厂家采用GBS还原-加碱沉淀-过滤-蒸发结晶的方式处理酸性沉钒废水。采用该方法的优点在于工艺流程段、操作简单、技术成熟。但采用该方法存在钒、铬沉降不完全、硅去除率低等问题，导致还原处理后的废水在蒸发浓缩运行过程中由于铬、硅的富集、变性，在换热器表面结垢，大幅降低了***的换热效率，致使***清洗频繁，设备作业率低，废水处理能力低下，影响废水处理生产线的能力发挥。
申请号为CN201610239028.X的中国专利申请《一种含钒废水深度净化处理及回收钒铬的工艺》公开了一种含钒废水深度净化处理工艺是将含钒废水的pH值调整至4-6，依次采用树脂A和树脂B作为吸附介质对含钒废水进行吸附，树脂A为螯合型离子交换树脂；树脂B为带有多胺基的大孔弱碱性阴离子交换树脂；含钒废水经吸附后的尾液即可达标排放；但是该方法处理成本较高、且树脂吸附重金属后处理困难。申请号为CN201210263662.9的中国专利申请《一种酸性沉钒废水的处理方法》公开了一种酸性沉钒废水的处理方法，检测沉钒废水中铬(Ⅵ)和钒(Ⅴ)的浓度，根据铬(Ⅵ)和钒(Ⅴ)总质量，加入固体焦亚硫酸钠，进行第一次主还原反应；检测第一次还原后的沉钒废水中铬(Ⅵ)和钒(Ⅴ)的浓度，根据废水中剩余铬(Ⅵ)和钒(Ⅴ)总质量，加入硫酸亚铁或氯化亚铁，进行第二次辅还原反应；使用碱调pH值，中和，沉淀，压滤，废水达标排放；但是该方法未设计硅的去除方法。
随着酸性沉钒废水中铬、硅的富集导致还原处理后的废水在蒸发浓缩运行过程中，在换热器表面结垢，大幅降低了***的换热效率，致使***清洗频繁，设备作业率低，废水处理能力低下，影响废水处理生产线的能力发挥。因此，期望一种新的净化剂，以在保证酸性沉钒废水实现零排放的同时，降低设备结垢的周期。
发明内容
[要解决的技术问题]
本发明的目的是针对酸性沉钒废水中钒铬沉降不彻底、硅去除率低的问题，提供一种酸性沉钒废水的净化剂及其生产方法和应用。
[技术方案]
为了达到上述的技术效果，本发明采取以下技术方案：
一种用于酸性沉钒废水的净化剂的生产方法，该方法包括以下步骤：
(1)称取一定量的水倒入反应器；然后分别称取一定质量的聚丙烯酰胺、聚合硫酸铝和聚合硫酸铁后，依次加入到反应器中搅拌，控制搅拌均匀的混合液中聚丙烯酰胺浓度为0.5g/L，聚合硫酸铝浓度为2.5g/L，聚合硫酸铁浓度为4g/L；
(2)对搅拌均匀的混合液进行pH值的调节，控制混合液的pH值为4～4.5；
(3)然后静置25～30min，取上清液，得到的上清液即为用于酸性沉钒废水的净化剂。
根据本发明更进一步的技术方案，在步骤(1)中，所述水中的氯离子质量含量不高于0.05g/L；水的温度为0～40℃。
根据本发明更进一步的技术方案，在步骤(1)中，所述聚丙烯酰胺的分子量为1800～2000万；所述聚合硫酸铝的纯度≥90％；所述聚合硫酸铁的纯度≥90％，且聚合硫酸铁中的氯离子质量含量≤0.05％。
根据本发明更进一步的技术方案，在步骤(1)中，所述搅拌是指在500～700r/min的搅拌速率下搅拌45～120min。
根据本发明更进一步的技术方案，在步骤(2)中，所述混合液的pH值为4.25。
根据本发明更进一步的技术方案，所述水的温度为30℃。
根据本发明更进一步的技术方案，所述聚丙烯酰胺的分子量为2000万。
根据本发明更进一步的技术方案，所述搅拌是指在550r/min的搅拌速率下搅拌90min。
一种上述的生产方法制备得到的净化剂。
一种上述的生产方法制备得到的净化剂的应用，其特征在于所述净化剂在酸性沉钒废水处理过程中加入量为5～10ml/L。
根据本发明更进一步的技术方案，所述净化剂在酸性沉钒废水处理过程中加入量为7ml/L。
下面将详细地说明本发明。
本发明对混合液进行pH值调节，控制混合液的pH值为4～4.5，主要是为保证混合液的稳定性，延长其保质期。若pH过低在生产使用过程会导致设备、管道腐蚀容易引入铁离子，pH过高混合液会产生自反应，使溶液变浑浊影响产品质量。本发明对原料纯度及分子量的具体要求主要是为了保证净化剂的净化效果；若聚丙烯酰胺分子量不在该范围内，使用该净化剂后沉降时间会延长；对产品纯度的要求，主要是为降低该产品中其它杂质对产品质量的影响。在步骤(1)中，所述搅拌是指在500～700r/min的搅拌速率下搅拌45～120min；转速过快过慢聚丙烯酰胺不能充分搅拌在溶液中会形成团聚的现象不能全部溶解；搅拌速率过快主要是造成不必要的浪费；搅拌时间多短会使药品溶解不完全；过长产生不必要的浪费。
本发明要求使用的水中氯离子质量含量不高于0.05g/L是为了防止氯富集引起设备腐蚀；水温要求不高于40℃是为了避免原料变性。
[有益效果]
本发明与现有技术相比，具有以下的有益效果：
本发明的生产方法工艺简单、适应性强，本发明的生产方法仅需使用带有搅拌装置和温度计的反应器；使用的设备成熟，设备投资较小。本发明主要对成熟设备进行集成并通过自动化手段进行调整控制。
本发明的生产方法生产得到的净化剂主要用于酸性沉钒废水中Cr、Si的去除可将酸性沉钒废水中的Cr、Si去除到15mg/l以下。
具体实施方式
下面结合本发明的实施例对本发明作进一步的阐述和说明。
实施例1：
一种用于酸性沉钒废水的净化剂的生产方法，该方法包括以下步骤：
(1)称取一定量的水倒入反应器；然后分别称取一定质量的聚丙烯酰胺、聚合硫酸铝和聚合硫酸铁后，依次加入到反应器中搅拌；控制搅拌均匀的混合液中聚丙烯酰胺浓度为0.5g/L，聚合硫酸铝浓度为2.5g/L，聚合硫酸铁浓度为4g/L
所述水中的氯离子质量含量不高于0.05g/L；水的温度为30℃。所述聚丙烯酰胺的分子量为2000万；所述聚合硫酸铝的纯度≥90％；所述聚合硫酸铁的纯度≥90％，且聚合硫酸铁中的氯离子质量含量≤0.05％。所述搅拌是指在550/min的搅拌速率下搅拌90min。
(2)对搅拌均匀的混合液进行pH值的调节，控制混合液的pH值为4.25；
(3)然后静置30min，取上清液，得到的上清液即为用于酸性沉钒废水的净化剂。
实施例2
一种用于酸性沉钒废水的净化剂的生产方法，该方法包括以下步骤：
(1)称取一定量的水倒入反应器；然后分别称取一定质量的聚丙烯酰胺、聚合硫酸铝和聚合硫酸铁后，依次加入到反应器中搅拌；控制搅拌均匀的混合液中聚丙烯酰胺浓度为0.5g/L，聚合硫酸铝浓度为2.5g/L，聚合硫酸铁浓度为4g/L；
所述水中的氯离子质量含量不高于0.05g/L；水的温度为15℃。所述聚丙烯酰胺的分子量为1800万；所述聚合硫酸铝的纯度≥90％；所述聚合硫酸铁的纯度≥90％，且聚合硫酸铁中的氯离子质量含量≤0.05％。所述搅拌是指在700r/min的搅拌速率下搅拌60min。
(2)对搅拌均匀的混合液进行pH值的调节，控制混合液的pH值为4.2；
(3)然后静置30min，取上清液，得到的上清液即为用于酸性沉钒废水的净化剂。
实施例3
一种用于酸性沉钒废水的净化剂的生产方法，该方法包括以下步骤：
(1)称取一定量的水倒入反应器；然后分别称取一定质量的聚丙烯酰胺、聚合硫酸铝和聚合硫酸铁后，依次加入到反应器中搅拌；控制搅拌均匀的混合液中聚丙烯酰胺浓度为0.5g/L，聚合硫酸铝浓度为2.5g/L，聚合硫酸铁浓度为4g/L；
所述水中的氯离子质量含量不高于0.05g/L；水的温度为38℃。所述聚丙烯酰胺的分子量为1900万；所述聚合硫酸铝的纯度≥90％；所述聚合硫酸铁的纯度≥90％，且聚合硫酸铁中的氯离子质量含量≤0.05％。所述搅拌是指在610r/min的搅拌速率下搅拌100min。
(2)对搅拌均匀的混合液进行pH值的调节，控制混合液的pH值为4.3；
(3)然后静置30min，取上清液，得到的上清液即为用于酸性沉钒废水的净化剂。
实施例4
利用实施例1制备得到的净化剂进行钒酸性沉钒废水的处理：
净化剂搅拌时间的确定：将1L的净化剂分为四等份，然后分别加入到四等份的钒酸性沉钒废水中，分别搅拌40、90、120、150min。通过对四组溶液进行观察，当搅拌时间在40min时原料未完全溶解，继续搅拌5min反应物溶解完全，为避免由于原料差异及储存过程中温度的影响，需适当延长搅拌时间，经多次试验总结后将无净化剂搅拌时间控制为90min。
反应水温度的确定：将1L的净化剂分为四等份，然后分别加入到四等份的钒酸性沉钒废水中，分别用20、30、40、50℃条件下制备净化剂，通过试验检测净化后沉钒废水中硅的含量确定反应温度；试验结果表明，水温温度≥40℃，硅含量≥550mg/l基本无净化效果；水温≤40℃硅含量≤30mg/l，30℃时，硅含量最低18mg/l。
净化剂加入量的确定：将1L的净化剂分为四等份，然后按照加入量分别为3、5、7、9、11ml/L加入到对应的钒酸性沉钒废水中，试验结果表明当净化剂加入量为7ml/l时，净化后溶液中硅含量为15mg/l最低，所以无氯脱磷剂产品的pH值定为8.5。
实施例4的试验结果表明，本发明的生产方法制备得到的净化剂的最佳应用条件是：向钒酸性沉钒废水中加入为7ml/L的净化剂后，在温度为30℃下搅拌反应90min，得到铬、硅含量低于15mg/L的产品。
尽管这里参照本发明的解释性实施例对本发明进行了描述，上述实施例仅为本发明较佳的实施方式，本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。

Claims (10)

1.一种用于酸性沉钒废水的净化剂的生产方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
(1)称取一定量的水倒入反应器；然后分别称取一定质量的聚丙烯酰胺、聚合硫酸铝和聚合硫酸铁后，依次加入到反应器中搅拌，控制搅拌均匀的混合液中聚丙烯酰胺浓度为0.5g/L，聚合硫酸铝浓度为2.5g/L，聚合硫酸铁浓度为4g/L；
(2)对搅拌均匀的混合液进行pH值的调节，控制混合液的pH值为4～4.5；
(3)然后静置25～30min，取上清液，得到的上清液即为用于酸性沉钒废水的净化剂。
2.根据权利要求1所述的用于酸性沉钒废水的净化剂的生产方法，其特征在于在步骤(1)中，所述水中的氯离子质量含量不高于0.05g/L；水的温度为0～40℃。
3.根据权利要求1所述的用于酸性沉钒废水的净化剂的生产方法，其特征在于在步骤(1)中，所述聚丙烯酰胺的分子量为1800～2000万；所述聚合硫酸铝的纯度≥90％；所述聚合硫酸铁的纯度≥90％，且聚合硫酸铁中的氯离子质量含量≤0.05％。
4.根据权利要求1所述的用于酸性沉钒废水的净化剂的生产方法，其特征在于在步骤(1)中，所述搅拌是指在500～700r/min的搅拌速率下搅拌45～120min。
5.根据权利要求1所述的用于酸性沉钒废水的净化剂的生产方法，其特征在于在步骤(2)中，所述混合液的pH值为4.25。
6.根据权利要求2所述的用于酸性沉钒废水的净化剂的生产方法，其特征在于所述水的温度为30℃。
7.根据权利要求3所述的用于酸性沉钒废水的净化剂的生产方法，其特征在于所述聚丙烯酰胺的分子量为2000万。
8.根据权利要求4所述的用于酸性沉钒废水的净化剂的生产方法，其特征在于所述搅拌是指在550r/min的搅拌速率下搅拌90min。
9.一种权利要求1～8任意一项所述的生产方法制备得到的净化剂。
10.一种权利要求9所述的净化剂的应用，其特征在于该净化剂在酸性沉钒废水处理过程中加入量为5～10ml/L。
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