不銹鋼酸洗液,一般采用氫氟酸、硝酸混合液。在氫氟酸、硝酸廢酸液中,含有一定量的游離酸及金屬鹽類,特別是其中的氟離子及重金屬離子是非常有害的,任其排放將造成環境污染,引起公害。所以,對氫氟酸、硝酸廢酸液必須進行回收處理。這里簡單介紹幾種廢酸回收處理方法。
1. 減壓蒸發法
本方法是在(zai)真(zhen)空狀態下,采用低(di)溫蒸(zheng)發,經(jing)冷凝(ning)后(hou)回(hui)收(shou)酸液(ye)(ye),用硫酸置(zhi)換金屬鹽中的硝酸根與(yu)氟(fu)根并(bing)將其回(hui)收(shou)使用。濃(nong)縮液(ye)(ye)經(jing)分離后(hou)回(hui)收(shou)硫酸亞鐵,母液(ye)(ye)的硫酸溶液(ye)(ye)作為循環酸,再用于回(hui)收(shou)系統。

某型(xing)號(hao)減壓蒸(zheng)(zheng)(zheng)(zheng)發(fa)回(hui)收硝(xiao)酸(suan)(suan)(suan)(suan)、氫(qing)氟(fu)酸(suan)(suan)(suan)(suan)工藝流(liu)程示意圖見(jian)圖9-5,在圖9-5中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong),來自(zi)酸(suan)(suan)(suan)(suan)洗車(che)(che)間的(de)(de)(de)廢(fei)酸(suan)(suan)(suan)(suan)用(yong)(yong)泵(beng)打(da)人(ren)(ren)廢(fei)酸(suan)(suan)(suan)(suan)貯(zhu)罐中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)貯(zhu)存。廢(fei)酸(suan)(suan)(suan)(suan)的(de)(de)(de)總酸(suan)(suan)(suan)(suan)度為(wei)3mol/L~4mol/L,硝(xiao)酸(suan)(suan)(suan)(suan)酸(suan)(suan)(suan)(suan)根為(wei)3mol/L~4.5mol/L,氫(qing)氟(fu)酸(suan)(suan)(suan)(suan)酸(suan)(suan)(suan)(suan)根為(wei)1mol/L~1.5mol/L,鐵(tie)離子25g/L,鉻離子3g/L~4g/L,鎳離子2g/L~2.5g/L.然后(hou)用(yong)(yong)酸(suan)(suan)(suan)(suan)泵(beng)2打(da)入(ru)(ru)(ru)廢(fei)酸(suan)(suan)(suan)(suan)計量罐,借助水噴射泵(beng)所產(chan)生的(de)(de)(de)真空,吸入(ru)(ru)(ru)蒸(zheng)(zheng)(zheng)(zheng)發(fa)器(qi)(qi)(qi)(qi)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong),再流(liu)入(ru)(ru)(ru)加熱器(qi)(qi)(qi)(qi)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong),不斷循環(huan)加熱并吸入(ru)(ru)(ru)濃硫酸(suan)(suan)(suan)(suan),進行置換。在蒸(zheng)(zheng)(zheng)(zheng)發(fa)器(qi)(qi)(qi)(qi)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)產(chan)生酸(suan)(suan)(suan)(suan)蒸(zheng)(zheng)(zheng)(zheng)氣,進人(ren)(ren)冷(leng)凝(ning)器(qi)(qi)(qi)(qi)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)。冷(leng)凝(ning)為(wei)硝(xiao)酸(suan)(suan)(suan)(suan)和氫(qing)氟(fu)酸(suan)(suan)(suan)(suan)的(de)(de)(de)再生酸(suan)(suan)(suan)(suan),流(liu)入(ru)(ru)(ru)接受罐7中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong),再流(liu)入(ru)(ru)(ru)成品酸(suan)(suan)(suan)(suan)罐中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong),用(yong)(yong)酸(suan)(suan)(suan)(suan)泵(beng)打(da)入(ru)(ru)(ru)車(che)(che)間重復使(shi)用(yong)(yong)。蒸(zheng)(zheng)(zheng)(zheng)發(fa)后(hou)的(de)(de)(de)殘液(ye)流(liu)入(ru)(ru)(ru)結晶器(qi)(qi)(qi)(qi)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)結晶,再流(liu)人(ren)(ren)離心機(ji)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)進行固液(ye)分離,固體(ti)硫酸(suan)(suan)(suan)(suan)亞鐵(tie)回(hui)收。母液(ye)流(liu)人(ren)(ren)循環(huan)酸(suan)(suan)(suan)(suan)槽(cao)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)作為(wei)循環(huan)酸(suan)(suan)(suan)(suan)再吸人(ren)(ren)蒸(zheng)(zheng)(zheng)(zheng)發(fa)器(qi)(qi)(qi)(qi)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)作為(wei)載體(ti)使(shi)用(yong)(yong)。系(xi)統中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)所用(yong)(yong)的(de)(de)(de)真空由水噴射泵(beng)產(chan)生。用(yong)(yong)水泵(beng)與水槽(cao)打(da)循環(huan)以節約(yue)用(yong)(yong)水。
2. 溶劑(ji)萃取法
溶劑萃取法于1973年在瑞典研(yan)究(jiu)成功,1975年美國也開始(shi)研(yan)究(jiu);1978年日本日新煉(lian)鋼公司(si),在瑞典研(yan)究(jiu)的(de)(de)基礎上(shang),完成了(le)不(bu)銹鋼廢酸(suan)(suan)洗液中(zhong)硝酸(suan)(suan)、氫氟(fu)酸(suan)(suan)的(de)(de)工業回收(shou)處理裝置的(de)(de)研(yan)究(jiu)。原西德、日本有關專家來我國的(de)(de)技術交(jiao)流中(zhong)都提到了(le)這個新方法。
萃(cui)取是在混(hun)合物中加入某種溶(rong)劑(ji),利用(yong)混(hun)合物的多種成分在該溶(rong)劑(ji)中溶(rong)解度的不同將它們(men)分離的一種方法。用(yong)溶(rong)劑(ji)分離液(ye)體混(hun)合物中各組分的,叫“液(ye)-液(ye)萃(cui)取”或“溶(rong)劑(ji)萃(cui)取”。
萃(cui)(cui)取(qu)(qu)劑通常指液-液萃(cui)(cui)取(qu)(qu)所用(yong)的溶(rong)(rong)劑。要求溶(rong)(rong)劑與被(bei)萃(cui)(cui)取(qu)(qu)的溶(rong)(rong)液不(bu)相混溶(rong)(rong),同時又須對被(bei)萃(cui)(cui)取(qu)(qu)的溶(rong)(rong)質具有選擇性的溶(rong)(rong)解能力。例如磷酸三(san)丁酯(zhi)等。中(zhong)性膦酸酯(zhi)就是常用(yong)的萃(cui)(cui)取(qu)(qu)劑。
溶(rong)劑萃取法(fa)就是(shi)利用一(yi)種(zhong)能溶(rong)解(jie)混合物(wu)中的(de)(de)(de)一(yi)種(zhong)組(zu)分(fen)(fen),但不溶(rong)解(jie)其他(ta)組(zu)分(fen)(fen)的(de)(de)(de)溶(rong)劑,溶(rong)解(jie)這種(zhong)組(zu)分(fen)(fen),然后從(cong)混合物(wu)中分(fen)(fen)離出這種(zhong)組(zu)分(fen)(fen)的(de)(de)(de)過程,從(cong)而達(da)到分(fen)(fen)離、精制所(suo)需物(wu)質(zhi)的(de)(de)(de)方(fang)法(fa)。
溶劑(ji)萃(cui)取(qu)法是在常溫(wen)下操作(zuo),故耐腐蝕材料易解決,并且設備簡單,能(neng)耗少,又適于構(gou)成密封(feng)循環系統,故作(zuo)為公(gong)害(hai)防止技術,近年(nian)來,尤其受到重視。特(te)別是環保(bao)法律嚴格的(de)瑞典(dian)、美(mei)國、日本等(deng)國家(jia),已將(jiang)溶媒萃(cui)取(qu)應用于工(gong)業廢水處理。

溶劑淬取(qu)(qu)硝酸(suan)、氫氟(fu)(fu)酸(suan)工(gong)藝(yi)流(liu)程(cheng)見圖(tu)9-6.在圖(tu)9-6中(zhong)(zhong)(zhong),廢液在第(di)一萃(cui)(cui)(cui)(cui)取(qu)(qu)工(gong)序(xu)(xu)(xu)中(zhong)(zhong)(zhong)與有(you)(you)(you)機溶媒逆流(liu)接觸(chu);對有(you)(you)(you)機溶媒分(fen)配(pei)系數大的(de)(de)硝酸(suan),則(ze)被(bei)萃(cui)(cui)(cui)(cui)取(qu)(qu)到(dao)(dao)有(you)(you)(you)機相(xiang)中(zhong)(zhong)(zhong)。第(di)一萃(cui)(cui)(cui)(cui)取(qu)(qu)液送(song)至(zhi)反(fan)萃(cui)(cui)(cui)(cui)工(gong)序(xu)(xu)(xu)中(zhong)(zhong)(zhong)。而萃(cui)(cui)(cui)(cui)取(qu)(qu)殘(can)液則(ze)在第(di)二萃(cui)(cui)(cui)(cui)取(qu)(qu)工(gong)序(xu)(xu)(xu)繼續和有(you)(you)(you)機溶媒逆流(liu)接觸(chu),此時分(fen)配(pei)系數小(xiao)的(de)(de)無機酸(suan),如氫氟(fu)(fu)酸(suan)即被(bei)萃(cui)(cui)(cui)(cui)取(qu)(qu)。第(di)二萃(cui)(cui)(cui)(cui)取(qu)(qu)液和第(di)一萃(cui)(cui)(cui)(cui)取(qu)(qu)液合流(liu)送(song)到(dao)(dao)反(fan)萃(cui)(cui)(cui)(cui),來自第(di)二萃(cui)(cui)(cui)(cui)取(qu)(qu)工(gong)序(xu)(xu)(xu)的(de)(de)萃(cui)(cui)(cui)(cui)取(qu)(qu)殘(can)液送(song)往(wang)(wang)中(zhong)(zhong)(zhong)和工(gong)序(xu)(xu)(xu)或金屬回收工(gong)序(xu)(xu)(xu)。在反(fan)萃(cui)(cui)(cui)(cui)工(gong)序(xu)(xu)(xu)中(zhong)(zhong)(zhong),采用(yong)水為反(fan)萃(cui)(cui)(cui)(cui)劑,將有(you)(you)(you)機相(xiang)與硝酸(suan)、氫氟(fu)(fu)酸(suan)分(fen)開。硝酸(suan)、氫氟(fu)(fu)酸(suan)作(zuo)為回收酸(suan)被(bei)取(qu)(qu)出,送(song)往(wang)(wang)酸(suan)洗(xi)車間再次使(shi)用(yong)。反(fan)萃(cui)(cui)(cui)(cui)了無機酸(suan)后的(de)(de)再生有(you)(you)(you)機溶媒,分(fen)成兩列并列地送(song)至(zhi)第(di)一和第(di)二萃(cui)(cui)(cui)(cui)取(qu)(qu)工(gong)序(xu)(xu)(xu)重復使(shi)用(yong)。有(you)(you)(you)機溶媒的(de)(de)量取(qu)(qu)決于廢液中(zhong)(zhong)(zhong)硝酸(suan)及氫氟(fu)(fu)酸(suan)的(de)(de)濃度。
該(gai)方法使用(yong)的(de)溶劑是(shi)被稱為TBP的(de)中(zhong)性膦酸(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)酯,例如磷(lin)(lin)酸(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)三(san)丁酯、磷(lin)(lin)酸(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)三(san)辛酯、磷(lin)(lin)酸(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)二丁酯或(huo)它們的(de)混(hun)合(he)物,采用(yong)煤(mei)油、甲苯(ben)、苯(ben)、四氯化(hua)碳(tan)作為稀釋劑。一(yi)般(ban)是(shi)采用(yong)煤(mei)油稀釋了的(de)75%TBP(磷(lin)(lin)酸(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)三(san)丁酯),其萃(cui)取(qu)能(neng)力取(qu)決于預先在廢液中(zhong)加入的(de)硫酸(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)或(huo)鹽酸(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)的(de)濃(nong)度(使廢液中(zhong)的(de)硝(xiao)酸(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)、氫(qing)氟酸(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)游離并(bing)使廢液中(zhong)的(de)金屬變成硫酸(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)鹽或(huo)氯化(hua)物,以防止轉移到有(you)機相(xiang)(xiang)中(zhong)),兩相(xiang)(xiang)(水相(xiang)(xiang)和(he)有(you)機相(xiang)(xiang))的(de)流速比(bi)以及萃(cui)取(qu)段數。萃(cui)取(qu)法能(neng)量消(xiao)耗少,沒(mei)有(you)高溫部分(fen),防腐材(cai)料容易(yi)解決;使用(yong)的(de)試(shi)劑少,回收(shou)酸(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)的(de)價值高于處理費用(yong);硝(xiao)酸(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)、氫(qing)氟酸(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)回收(shou)可循環用(yong)于酸(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)洗。操作設備易(yi)實現(xian)連續化(hua)、自動(dong)化(hua)。
3. 中和(he)處理法
將酸(suan)洗(xi)廢液(ye)用(yong)(yong)堿性物質如石灰(hui)(hui)(hui)或石灰(hui)(hui)(hui)乳(ru)進行中(zhong)(zhong)(zhong)和(he)(he)處理(li),分(fen)離(li)澄清液(ye)和(he)(he)泥漿,而(er)分(fen)別廢棄(qi)。但使用(yong)(yong)石灰(hui)(hui)(hui)中(zhong)(zhong)(zhong)和(he)(he)又要(yao)一(yi)套配(pei)制石灰(hui)(hui)(hui)乳(ru)的設(she)(she)備(bei),而(er)且有大量中(zhong)(zhong)(zhong)和(he)(he)渣子處理(li)也是比較困難的。如無配(pei)制石灰(hui)(hui)(hui)乳(ru)和(he)(he)清渣的設(she)(she)備(bei),也可使用(yong)(yong)液(ye)體的氫氧化(hua)鈉(na)加水稀釋后與廢酸(suan)中(zhong)(zhong)(zhong)和(he)(he)連同泥漿一(yi)齊排放。
用(yong)石灰中和的反應機理如下式(shi):
HF+HNO3+Me(NO3)n+Ca(OH)2→2Me(OH)2+CaF2+Ca(NO3)2+H2O
注:其中Me代表 Fe+3、Cr+3、Ni+2
中和處(chu)(chu)理法(fa)的(de)(de)優點(dian)是處(chu)(chu)理設(she)備簡(jian)單,處(chu)(chu)理操作容易,中和劑便宜,稀酸廢液也能同時處(chu)(chu)理,設(she)備投(tou)資少(shao);缺點(dian)是價格很貴的(de)(de)氫氟酸、
硝(xiao)酸(suan)和(he)鉻鎳(nie)等金屬(shu)中(zhong)和(he)廢棄了,生成大(da)量的(de)金屬(shu)氫氧化物泥漿處(chu)理困難,同時還(huan)需要花(hua)費人工費用(yong)(yong)和(he)中(zhong)和(he)劑費用(yong)(yong)。澄清(qing)液中(zhong)的(de)硝(xiao)酸(suan)鈣(gai)排入水體中(zhong),必然會引起公害(hai)和(he)漁業問題。中(zhong)和(he)處(chu)理是(shi)(shi)(shi)最不(bu)經(jing)濟的(de)方法(fa),作為今后的(de)處(chu)理方法(fa)是(shi)(shi)(shi)不(bu)適用(yong)(yong)的(de),但(dan)是(shi)(shi)(shi)目前對低酸(suan)廢水的(de)處(chu)理大(da)部分還(huan)是(shi)(shi)(shi)采用(yong)(yong)中(zhong)和(he)法(fa)。
4. 化學處理法
化學處(chu)理(li)法是(shi)利用化學反應對酸洗廢(fei)液(ye)中的(de)硝(xiao)(xiao)酸、氫氟(fu)酸進行處(chu)理(li)和(he)(he)回收。處(chu)理(li)和(he)(he)回收時,可根據具體情況,利用其中一個或幾個方法進行硝(xiao)(xiao)酸、氫氟(fu)酸廢(fei)液(ye)的(de)處(chu)理(li)和(he)(he)回收。
a. 從酸洗(xi)廢液中回收(shou)氟化鈣(gai)和硝酸銨
將酸洗廢液加氨進行中和,為防止鐵、鎳、鉻等生成絡鹽,同時將它們以氫氧化物沉淀,并過濾分離,分離后的濾液制成粗硝酸銨。用這個方法可回收高純度的氟化鈣、粗硝酸銨,NHNO3為95%~97%,CaF2為0.01%以下,(NH4)2SO4為2%~3%,其他為1%以下。
b.從酸洗廢液中(zhong)回收(shou)鉻酸鋇
將酸洗廢液(ye)用(yong)苛性堿調pH值(zhi)為2~3,大(da)部分鐵(tie)生成(cheng)氫氧化鐵(tie)
沉(chen)淀,過(guo)(guo)濾除去鐵(tie)、鎳氫氧(yang)(yang)(yang)化(hua)物和氟(fu)化(hua)鈣沉(chen)淀,在(zai)濾液中加(jia)人氯(lv)化(hua)鋇,以鉻(ge)(ge)(ge)酸鋇回收鉻(ge)(ge)(ge)。氧(yang)(yang)(yang)化(hua)劑(ji)用漂白粉(fen)或次氯(lv)酸鈉、氯(lv)氣、溴水、過(guo)(guo)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)氫、過(guo)(guo)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)鈉等(deng)。除漂白粉(fen)外,其他氧(yang)(yang)(yang)化(hua)劑(ji)必(bi)須與石灰乳(ru)一齊(qi)使用。鉻(ge)(ge)(ge)在(zai)酸性溶液中氧(yang)(yang)(yang)化(hua)時(shi),加(jia)入過(guo)(guo)硫酸銨、高錳酸鉀等(deng)強氧(yang)(yang)(yang)化(hua)劑(ji),不加(jia)熱也能氧(yang)(yang)(yang)化(hua)成(cheng)鉻(ge)(ge)(ge)酸。
在堿性溶液中Cr+3很容易氧化成Cr+6,其反應機理如下:
Ca+2+2(OH)-1→Ca(OH)2
Cr+3→Cr+6+3e
Ba+2+CrO4-2→BaCrO4
鉻酸鋇為黃色結(jie)晶沉淀(dian),過濾脫(tuo)水得到鉻酸鋇的結(jie)晶粉(fen)末。
c. 從酸洗廢液中(zhong)回(hui)收氟硅(gui)酸鈉、硝酸鉀、硫化鎳和鉻制品
酸洗廢液與可溶性硝酸鹽或二氧化硅反應生成不溶性氟化物,如廢液和二氧化硅反應、放置、過濾。放置液中加入硝酸鉀,經過濾、沉淀、干燥,得到約99.9%白色粉末;濾液通氨中和至pH=7,經過濾從沉淀物中回收鉻制品,在濾液中加入足夠量的KCl使NH,NO3變成KNO3,加熱后,放入(NH4)2S并過濾、干燥。
反應機理如下:
6HF+SiO2→H2SiF6+2H2O
H2SiF6+2KNO3→K2SiF6+2HNO3
HN4O3+Fe(NO3)3+Cr(NO3)3+7NO3+6H2O→7NH4NO3+Fe(OH)+Cr(OH)3
NH4NO3+KCl→KNO3+NH4Cl
(NH4)2+Ni(NO3)2→NiS+2NH4NO3
殘液中含有的KNO3、NH4CI等用蒸發濃縮的方法進行回收和利用。

