CN113371887A - 一种铁件金属表面酸洗处理的废酸纯化方法和*** - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种铁件金属表面酸洗处理的废酸纯化***及处理方法，其特征在于，所述废酸处理***包括酸纯化***、铁离子回收***、氯化铵回收***，纯化后的酸可以循环使用，铁离子实现资源化回收。

Description

一种铁件金属表面酸洗处理的废酸纯化方法和***
技术领域
本发明涉及一种铁件金属表面酸洗处理的废酸纯化方法和***。
背景技术
目前电镀、轧钢等行业的铁件金属表面处理加工前通常会利用酸去除表面氧化铁皮，以更好实现铁件金属表面镀层防腐或美观等深度处理要求。传统的酸洗工艺当酸洗槽内铁离子含量达到一定浓度约11%后，酸洗效果就会显著降低。通常的做法就是更换新的酸洗液，并将之前的酸洗液转移至污水站作为污水处理。例如被称为三大工业难处理废水之一电镀行业废水，其难处理的主要原因是该类废水利用中和法处理后会产生大量的危废污泥。该类污泥即使送到专业的危废处理机构也没有较理想的方法处理，大都是固化深度填埋。目前的中和法处理不仅给企业带来高昂的环保运行成本，还造成大量没有回收价值的危废污泥难以处置，同时使得铁资源严重流失。当前国家对电镀行业节能减排方向明确提出要节约化、减量化和资源化，对新的技术需求极高，也对目前电镀、轧钢等行业产生巨大的环保压力。通过分析电镀危废污泥的组成，其中95%以上的污泥成份是铁元素，其余是少量重铁元素如铬、镍、锌等。
目前针对处理电镀、轧钢酸洗铁锈废水处理方式常用的有两种，一种是通过反渗透处理pH大于2的酸洗铁锈废水，这是由于反渗透的耐酸pH为2，不能用于处理低于这个值的污水，然而目前酸洗工艺为了在短时间内实现铁件金属表面除锈的效果，通常采用高浓度的酸洗液，例如电镀行业酸洗槽通常采用14-17%的盐酸溶液作为清洗液，这就使反渗透***应用于处理酸洗废水存在了非常大的局限性；另一种是使用碱中和酸洗液中的酸，铁和其它铁离子与氢氧根结合生产沉淀，这种处理方式虽然可以处理含酸量高的废水，但是需要消耗大量的碱以中和酸洗铁锈废水中的酸，造成了碱和酸的浪费，存在生产成本高的问题。
目前尚没有有效且成本较低的处理酸含量高，pH低于1的酸洗铁锈产生的废酸的方法，且该方法要求减少酸的浪费以及碱的消耗。
发明内容
本发明提供一种酸洗铁锈废酸处理***及处理方法，解决技术问题是处理浓度大于10%的酸洗铁锈废酸，且要求减少酸和碱的消耗，降低生产成本。
为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种铁件金属表面酸洗处理的废酸纯化***，包括酸纯化***、铁离子回收***和氯化铵回收***；
所述酸纯化***用于纯化废酸；
所述酸，是盐酸；
所述铁离子回收***用于回收废酸中的铁离子；
所述氯化铵回收***用于回收***产生的氯化铵。
所述酸纯化***包括废酸池、精密过滤器和耐酸纳滤***；所述铁离子回收***包括浓缩液收集池、调节池和污泥脱水***；所述氯化铵回收***包括pH调节池、反渗透***、产水箱和氯化铵溶液收集箱。
所述废酸池用于贮存酸洗生产线产生的废酸；
所述精密过滤器用以去除废酸中粒径大1μm的杂质；
所述耐酸纳滤***用以对去除铁离子；
所述浓缩液收集池用于储存铁离子浓缩液；
所述调节池用于调节污水；
所述反渗透***用于浓缩氯化铵溶液；
所述超滤***用于分离氢氧化铁沉淀和溶液；
所述污泥脱水***用于分离污泥和水；
所述pH调节池用于调节pH；
所述产水箱是指氯化铵回收***反渗透工艺的透过液储水收集箱；
所述氯化铵溶液收集箱是指氯化铵回收***中反渗透工艺产生的氯化铵浓缩液；
所述酸洗铁锈废酸中铁离子浓度为10～12g/L，酸含量10%～20%；
所述精密过滤器是为袋式或聚丙烯熔喷滤芯式精密过滤器，外壳为聚丙烯或聚乙烯耐酸塑料材质。
所述调节池分为调节池1和调节池2；
调节池1用于将二价铁离子氧化成三价铁离子；
调节池2用于调节pH。
还包括含铁离子在线监测仪和酸度监测仪；
所述含铁离子在线监测仪用以监测废水中的铁离子；
所述酸度监测仪用于监测废水的酸度。
一种铁件金属表面酸洗处理的废酸纯化***的处理方法，
1）将废酸池中的酸洗铁锈废酸泵入到精密过滤器进行除杂，得预处理后废酸；
2）将预处理后废酸通过耐酸高压泵泵入到耐酸纳滤***内，进行铁离子和酸分离，得纯化酸和铁离子浓缩液；
3）将铁离子浓缩液收集至浓缩液收集池；
4）将浓缩液收集池中的铁离子浓缩液打入调节池1中，通过计量泵将过氧化氢泵入调节池1中，通过在线ORP检测仪控制过氧化氢的加入量，当OPR值到300 mV时，停止计量泵；
5）将调节池1中的氧化的浓缩液打入调节池2中，向调节池2中通入氨水，使调节池2中浓缩液的pH为3.5～4.0；
6）将调节池2中经调pH的浓缩液经超滤***，进行氢氧化铁和弱酸分离，得弱酸洗液和氢氧化铁悬浮液，弱酸洗液返回酸洗生产线回用；
7）将氢氧化铁悬浮液进行脱水，得铁泥和产水；产水返回酸洗生产线。
步骤2）中耐酸纳滤***运行压力为0.7～1.5 MPa。
步骤7）中脱水为采用板框压滤机压滤脱水或采用离心机离心脱水。
将步骤2）中纯化酸返回酸洗生产线。
当酸洗工艺段用酸中氯化铵浓度大于4 g/L，向步骤2）中的纯化酸内加入氨水，调pH至6.0～6.5，进行反渗透浓缩，收集氯化铵，所得产水返回酸洗生产线。
发明具有以下有益技术效果：
1.本申请将耐酸纳滤应用于处理酸浓度在10%-20%的废酸，既可以减少酸的消耗，又可以减少碱的浪费。
2. 本申请利用低压大通量耐酸纳滤技术实现高浓度废酸的纯化，铁离子浓缩液经过氧化调节池先将二价铁离子氧化成三价铁离子，然后用氨水进行调节，将三价铁离子调节转变成氢氧化铁沉淀，通过两次调节后通过板框压滤机实现铁离子的资源化回收。
3.本申请控制回酸中氯化铵的浓度，可以确保酸洗工艺的持久的酸洗效果。
4.本申请产生的水经处理后直接返回酸洗工段，无废水产生。
附图说明
图1是铁件金属表面酸洗处理的废酸纯化***流程图。
具体实施方式
下面结合具体实例进一步说明本发明。
实施例1 在线处理热镀锌酸洗槽废酸酸洗槽初始配酸为质量浓度15%的盐酸水溶液，将镀件浸泡于酸洗槽中，浸泡20 min，操作人员按照ISO 1461-2009 《金属覆盖层-钢铁制品热镀锌层标准》检测酸洗效果。本实施例研究针对酸洗槽内盐酸酸浓度为14%，铁离子浓度为11.25 g/L实施的铁件金属表面酸洗处理的废酸纯化工艺验证。
废酸纯化***：
步骤1. 实施例运行开始首先经提升泵将上述废酸泵入一体化装备废酸缓冲池内；
步骤2. 通过增压泵将废酸池内废酸泵入精密过滤器（过滤精度1 μm）过滤，得预处理后废酸；
步骤3. 将预处理后废酸经过耐酸高压泵泵入耐酸纳滤***内，调节耐酸高压泵压力至1 Mpa，得纯化酸和铁离子浓缩液；
有益效果：耐酸纳滤***产水率可达到40%，过滤后的酸液通过管道回到热镀锌酸洗槽内回用，铁离子浓缩液进入浓缩液收集池内收集。经过一级耐酸纳滤透过液中铁离子浓度为1.14g/L，此时铁离子的去除效率为89.9%，单只膜元件（有效面积为10 m2）在该1MPa运行压力下的产水量为（0.45m3/h）。
铁离子回收***：
步骤4. 耐酸纳滤浓液，即铁离子浓缩液中铁离子浓度达到18 g/L时，进入浓缩液收集池，
步骤5. 铁离子浓缩液通过溢流管溢流至调节池1，通过计量泵泵入过氧化氢并搅拌，当在线氧化电位达到300 mv时，停止计量泵并继续搅拌30 min，此时调节池内废酸呈现三价铁离子典型的红棕色。
步骤6. 通过提升泵将调节池1内废酸转移至pH调节池，通过计量泵泵入氨水并快速搅拌，当pH在线示数为3.5-4.0范围内停止计量泵并继续搅拌30 min停止。
步骤7. 通过增压泵将pH调节池内废酸泵入超滤***，进行氢氧化铁和弱酸分离，得弱酸洗液和氢氧化铁悬浮液，弱酸洗液经过管道回酸洗槽生产线，氢氧化铁悬浮液进入铁泥脱水***。
步骤8. 氢氧化铁悬浮液进入污泥池，通过螺杆泵泵入板框压滤机，滤布过滤精度350目。板框***出水回酸洗槽生产线回用，污泥收集，此时铁泥含水率约65%。
氯化铵回收***：
步骤9. 酸洗槽生产线氯化铵浓度随铁离子回收***的持续运行逐渐升高，当氯化铵浓度达到4 g/L时，耐酸纳滤***滤液不再直接通过管道回酸洗槽生产线，而是进入氯化铵回收***调节池。
步骤10. 在氯化铵回收***调节池内，通过计量泵加入氨水进行pH调节，将pH调节控制范围至6.0-6.5，然后进入反渗透***进行氯化铵的浓缩回收。
步骤11. 氯化铵回收反渗透***产水回酸洗槽生产线，氯化铵浓缩液单独收集回用。
本***装置为3支耐酸纳滤膜元件并联连接，***出水1.35 m3/h，项目实施车间酸洗槽有效容积为50 m3，在生产不停止的情况下经过3 天的连续运转（24 h），酸洗槽内铁离子的浓度可降低至1.22 g/L。

Claims (10)

1.一种铁件金属表面酸洗处理的废酸纯化***，其特征在于，包括酸纯化***、铁离子回收***和氯化铵回收***；
所述酸纯化***用于纯化废酸；
所述酸，是盐酸；
所述铁离子回收***用于回收废酸中的铁离子；
所述氯化铵回收***用于回收***产生的氯化铵。
2.如权利要求1所述的铁件金属表面酸洗处理的废酸纯化***，其特征在于，所述酸纯化***包括废酸池、精密过滤器和耐酸纳滤***；所述铁离子回收***包括浓缩液收集池、调节池和污泥脱水***；所述氯化铵回收***包括pH调节池、反渗透***、产水箱和氯化铵溶液收集箱。
3.如权利要求2所述的铁件金属表面酸洗处理的废酸纯化***，其特征在于，
所述废酸池用于贮存酸洗生产线产生的废酸；
所述精密过滤器用以去除废酸中粒径大1μm的杂质；
所述耐酸纳滤***用以对去除铁离子；
所述浓缩液收集池用于储存铁离子浓缩液；
所述调节池用于调节污水；
所述反渗透***用于浓缩氯化铵溶液；
所述超滤***用于分离氢氧化铁沉淀和溶液；
所述污泥脱水***用于分离污泥和水；
所述pH调节池用于调节pH；
所述产水箱是指氯化铵回收***反渗透工艺的透过液储水收集箱；
所述氯化铵溶液收集箱是指氯化铵回收***中反渗透工艺产生的氯化铵浓缩液；
所述酸洗铁锈废酸中铁离子浓度为10～12g/L，酸含量10%～20%；
所述精密过滤器是为袋式或聚丙烯熔喷滤芯式精密过滤器，外壳为聚丙烯或聚乙烯耐酸塑料材质。
4.如权利要求3所述的铁件金属表面酸洗处理的废酸纯化***，其特征在于，所述调节池分为调节池1和调节池2；
调节池1用于将二价铁离子氧化成三价铁离子；
调节池2用于调节pH。
5.如权利要求1或2所述铁件金属表面酸洗处理的废酸纯化***，其特征在于，还包括含铁离子在线监测仪和酸度监测仪；
所述含铁离子在线监测仪用以监测废水中的铁离子；
所述酸度监测仪用于监测废水的酸度。
6.一种铁件金属表面酸洗处理的废酸纯化***的处理方法，其特征在于，
1）将废酸池中的酸洗铁锈废酸泵入到精密过滤器进行除杂，得预处理后废酸；
2）将预处理后废酸通过耐酸高压泵泵入到耐酸纳滤***内，进行铁离子和酸分离，得纯化酸和铁离子浓缩液；
3）将铁离子浓缩液收集至浓缩液收集池；
4）将浓缩液收集池中的铁离子浓缩液打入调节池1中，通过计量泵将过氧化氢泵入调节池1中，通过在线ORP检测仪控制过氧化氢的加入量，当OPR值到300 mV时，停止计量泵；
5）将调节池1中的氧化的浓缩液打入调节池2中，向调节池2中通入氨水，使调节池2中浓缩液的pH为3.5～4.0；
6）将调节池2中经调pH的浓缩液经超滤***，进行氢氧化铁和弱酸分离，得弱酸洗液和氢氧化铁悬浮液，弱酸洗液返回酸洗生产线回用；
7）将氢氧化铁悬浮液进行脱水，得铁泥和产水；产水返回酸洗生产线。
7.如权利要求6所述铁件金属表面酸洗处理的废酸纯化***的处理方法，其特征在于，步骤2）中耐酸纳滤***运行压力为0.7～1.5 MPa。
8.如权利要求6所述铁件金属表面酸洗处理的废酸纯化***的处理方法，其特征在于，步骤7）中脱水为采用板框压滤机压滤脱水或采用离心机离心脱水。
9.如权利要求6至8任意一项铁件金属表面酸洗处理的废酸纯化***的处理方法，其特征在于，将步骤2）中纯化酸返回酸洗生产线。
10.如权利要求6至8任意一项所述铁件金属表面酸洗处理的废酸纯化***的处理方法，其特征在于，
当酸洗工艺段用酸中氯化铵浓度大于4 g/L，向步骤2）中的纯化酸内加入氨水，调pH至6.0～6.5，进行反渗透浓缩，收集氯化铵，所得产水返回酸洗生产线。
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