申请日2016.08.08
公开(公告)日2017.01.04
IPC分类号C02F9/06; C01B33/10; C01F11/46; C07C51/41; C07C55/07; C02F101/10
摘要
本发明提供了一种沉淀白炭黑生产过程中含硫酸钠废水处理工艺，具体为：将废水送入反应池中，边搅拌边持续加入氟硅酸溶液，物料送入第一沉淀池中沉淀氟硅酸钠，压滤，滤饼用洗涤、干燥后即制得氟硅酸钠;沉淀氟硅酸钠后的溶液和固液分离出的滤液一起送入中和池中备用;加入石灰乳或轻质碳酸钙粉，送入第二沉淀池中沉淀硫酸钙;硫酸钙料浆压滤，滤饼洗涤干燥后即制得硫酸钙;调节池中加入草酸，送入第三沉淀池中沉淀草酸钙;草酸钙料浆压滤，滤饼洗涤干燥后即制得草酸钙。解决了背景技术中的不足，该工艺能够适用于不同组分的沉淀白炭黑生产过程中废水进行处理，能够回收废水中的盐分，并回收水资源重复使用。
权利要求书
1.沉淀白炭黑生产过程中含硫酸钠废水处理工艺，其特征在于包括以下步骤：
(1)、先取样分析硫酸钠废水池中的硫酸钠的含量，然后再送入反应池中，加入与硫酸钠等摩尔量的氟硅酸，使废水中的钠离子与氟硅酸反应生成氟硅酸钠沉淀，加完氟硅酸后，搅拌30～45分钟;再送入第一沉淀池中沉淀氟硅酸钠;
(2)、把沉淀后的氟硅酸钠料浆用固液分离设备进行分离，分离出的滤渣用自来水或去离子水洗涤，干燥后即制得氟硅酸钠;沉淀氟硅酸钠后的溶液和分离出的滤液一并送入中和池中备用;
(3)、在搅拌的条件下持续向中和池中加入石灰乳或轻质碳酸钙粉，加完后再搅拌30～45分钟后，送入第二沉淀池中沉淀硫酸钙;沉淀硫酸钙后的清水再送入调节池中备用;沉淀后的硫酸钙料浆用泵送入压滤机中压滤，压滤所得滤液同样送入调节池中，压滤所得滤饼用自来水或去离子水洗涤至中性后，干燥后即制得硫酸钙;
(4)、在搅拌的条件下向调节池中加入草酸，搅拌30～45分钟，停止搅拌，再把其送入第三沉淀池中沉淀草酸钙;沉淀草酸钙后的清水经过滤后直接存储备用;沉淀后的草酸钙料浆用泵送入压滤机中压滤，压滤所得滤饼用自来水或去离子水洗涤，干燥后即制得草酸钙。
2.根据权利要求1所述的废水处理工艺，其特征在于：步骤(1)中先将含硫酸钠的废水进行浓缩，浓缩后分离出的清水直接存储备用，浓缩后的浓缩液再检测其中的硫酸钠含量。
3.根据权利要求2所述的废水处理工艺，其特征在于：采用多级串联电渗析或多级纳滤或多级反渗透装置进行浓缩，或将串联电渗析、纳滤以及反渗透装置进行组合后对废水进行浓缩处理。
4.根据权利要求1所述的废水处理工艺，其特征在于：步骤(4)中首先取样分析调节池中的钙离子浓度后，然后根据钙离子浓度向调节池中加入等摩尔质量的草酸。
说明书
沉淀白炭黑生产过程中含硫酸钠废水处理工艺
技术领域
本发明涉及一种沉淀白炭黑生产过程中废水零排放的工艺处理方法，具体提供了一种回收废水中的盐分并且能够将水重复使用的工艺，属于环保技术领域。
背景技术
白炭黑是指沉淀二氧化硅，主要成分是二氧化硅，其组成可用mSiO2·nH2O表示。它是一种重要的无机精细化工产品之一，其性能与炭黑相似，外观为白色高度分散的无定形粉末或絮状粉末，也有加工成颗粒状作为商品的。质轻，原始粒径0.3μm以下，相对密度2.319～2.653，熔点1750℃，不溶于水及绝大多数酸，有吸水性，在空气中吸收水分后会成为聚集的细粒。能溶于苛性钠和氢氟酸。对其它化学药品稳定，耐高温不分解，不燃烧。对基质和活性成分及添加剂显示出化学惰性，对维生素、激素、氟化物、抗生素、酶制剂及化妆品中常用的许多活性成分都有良好的相容性。具有很高的电绝缘性。由于具有多孔性及大的比表面积，在生胶中有较大的分散力，填充于橡胶中显示出高的补强性。经表面改性处理的憎水性白炭黑易溶于油内，用于橡胶和塑料等作为补强填充剂，都会使其产品的机械强度和抗撕指标显著提高。由于制造方法不同，白炭黑的物化性质、微观结构均会有一定差异，故其应用领域和应用效果也不同。沉淀法白炭黑又分为传统沉淀法白炭黑和特殊沉淀法白炭黑。前者是指以硫酸、盐酸、CO2与水玻璃为基本原料生产的白炭黑，后者是指采用超重力技术、溶胶-凝胶法、化学晶体法、二次结晶法或反相胶束微乳液法等特殊方法生产的白炭黑。
目前本领域中沉淀白炭黑大多是以液体硅酸钠与硫酸为原料经化学反应制备出的白炭黑，其化学反应式分别是：
Na2O·mSiO2+H2SO4+nH2O=mSiO2·(n+1)H2O↓+Na2SO4
我国从事沉淀白炭黑的生产已有五十多年的历史，50多年的生产经验表明，生产沉淀法白炭黑最大的消耗在两个方面：一是产品的能耗大，每吨白炭黑产品需要750-880度电，12-16立方蒸汽和2-4吨煤;二是用水量大，每吨白炭黑产品需要65-80吨的自来水，一个年产1万吨白炭黑生产企业，一年的用水量在65-80万吨，其用水量相当惊人!如果白炭黑的生产企业不能有效地处理这些含有硫酸盐的废水，使其得到科学有效地循环利用，将会给当地的环境带来严重的污染;也会给当地的水资源带来的严重不足;因此，节能降耗、绿色环保是制约我国白炭黑行业生存与发展的两大瓶颈和关键因素;在节能方面，我们可以利用当地的钢厂、电厂、焦化厂等有富余的余热蒸汽和余热烟气的企业来解决其能耗大的问题;在节水方面，我们必须研发出一种含硫酸钠废水循环利用且做到低成本、零排放的绿色环保的工艺方法来解决此问题，以促进我国白炭黑行业的健康发展。
发明内容
本发明提供了一种沉淀白炭黑生产过程中含硫酸钠废水处理工艺，解决了背景技术中的不足，该工艺能够适用于不同组分的沉淀白炭黑生产过程中废水进行处理，能够回收废水中的盐分，并回收水资源重复使用。
实现本发明上述目的所采用的技术方案为：
沉淀白炭黑生产过程中含硫酸钠废水处理工艺，包括以下步骤：
(1)、先取样分析硫酸钠废水池中的硫酸钠的含量，然后再送入反应池中，加入与硫酸钠等摩尔量的氟硅酸，使废水中的钠离子与氟硅酸反应生成氟硅酸钠沉淀，加完氟硅酸后，搅拌30～45分钟;再送入第一沉淀池中沉淀氟硅酸钠;
(2)、把沉淀后的氟硅酸钠料浆用固液分离设备进行分离，分离出的滤渣用自来水或去离子水洗涤，干燥后即制得氟硅酸钠;把沉淀氟硅酸钠后的溶液和固液分离出的滤液合并一起送入中和池中备用;
(3)、在搅拌的条件下持续向中和池中加入石灰乳或轻质碳酸钙粉，加完后再搅拌30～45分钟后，送入第二沉淀池中沉淀硫酸钙;沉淀硫酸钙后的清水再送入调节池中备用;沉淀后的硫酸钙料浆用泵送入压滤机中压滤，压滤所得滤液同样送入调节池中，压滤所得滤饼用自来水或去离子水洗涤至中性后，干燥后即制得硫酸钙;
(4)、在搅拌的条件下向调节池中加入草酸，搅拌30～45分钟，停止搅拌，再把其送入第三沉淀池中沉淀草酸钙;沉淀草酸钙后的清水经过滤后直接存储备用;沉淀后的草酸钙料浆用泵送入压滤机中压滤，压滤所得滤饼用自来水或去离子水洗涤，干燥后即制得草酸钙。
步骤(1)中先将含硫酸钠的废水进行浓缩，浓缩后分离出的清水直接存储备用，浓缩后的浓缩液再检测其中的硫酸钠含量。
采用多级串联电渗析或多级纳滤或多级反渗透装置进行浓缩，或将串联电渗析、纳滤以及反渗透装置进行组合后对废水进行浓缩处理。
步骤(4)中首先取样分析调节池中的钙离子浓度后，然后根据钙离子浓度向调节池中加入等摩尔质量的草酸。
本发明所提供的技术方案中，对于废水中的硫酸钠反应原理如下：
Na2SO4+H2SiF6=Na2SiF6↓+H2SO4
H2SO4+Ca(OH)2=CaSO4↓+2H2O
或H2SO4+CaCO3=CaSO4↓+H2O+CO2↑
Ca(OH)2+H2C2O4=CaC2O4↓+2H2O
或CaCO3+H2C2O4=CaC2O4↓+H2O+CO2↑
本发明所提供的上述工艺具有以下优点：1、本发明能够将废水中的盐分进行回收，制得氟硅酸钠、硫酸钙、草酸钙。2、本发明中处理后得到的清水能够直接返回车间进行使用，真正实现零排放。
具体实施方式
下面以实例来说明本发明过程，不应理解为是限制不发明的工艺参数。
实施例1
本实施例以福建某公司的沉淀白炭黑生产过程中产生的硫酸钠废水为例，来说明本发明的过程：
步骤1先取样分析硫酸钠废水池中硫酸钠含量和pH值后备用;
步骤2把步骤1中的硫酸钠废水用泵送入的反应池中，计量其体积后，开启搅拌，再慢慢加入与废水中的硫酸钠等摩尔质量的工业副产氟硅酸溶液。加完氟硅酸溶液后，在搅拌30分钟后，停止搅拌，用泵把物料送入第一沉淀池的同时加入絮凝剂以快速沉淀氟硅酸钠。沉淀池底部的氟硅酸钠料浆用泵送入压滤机中压滤，滤饼用自来水或去离子水洗涤三次后，送干燥车间干燥后作为商品氟硅酸钠出售;沉淀氟硅酸钠后的含有硫酸的清水和压滤分离过程中的含硫酸的清水再用泵送入中和池中备用。
步骤3在搅拌的条件下再慢慢向中和池中加入等摩尔质量或稍微过量的轻质碳酸钙粉，加完后再搅拌30分钟后。再用泵送入第二沉淀池进行沉淀的同时加入絮凝剂以快速沉淀硫酸钙。沉淀硫酸钙后的清水再送入调节池中备用;第二沉淀池底部的硫酸钙料浆用泵送入压滤机中压滤，滤液送入调节池中，滤饼用自来水或去离子水洗涤至中性后，送干燥车间干燥后作为商品硫酸钙出售。
步骤4取样分析调节池中的钙离子浓度后，在搅拌的条件下向调节池中加入等摩尔质量的草酸，搅拌30分钟，停止搅拌。再送泵把其送入第三沉淀池的同时加入絮凝剂以快速沉淀草酸钙。沉淀草酸钙后的清水经过滤后再送入自来水池供车间使用。沉淀后的草酸钙料浆用泵送入压滤机中压滤，滤饼用自来水或去离子水洗涤三次后，送干燥车间干燥后作为商品草酸钙出售。
实施例2
本实施例以湖北某公司沉淀白炭黑生产过程中产生的含硫酸钠的废水为例来说明本发明过程
步骤1把含硫酸钠的废水收集到废水池中浓缩，浓缩后分离出的清水直接存储备用，浓缩后的浓缩液送入专用储备池中备用，取样分析浓缩液中的硫酸钠含量和pH值后备用;
步骤2把步骤1中的废水用泵送入的反应池中，计量其体积后，开启搅拌，再慢慢加入与废水中的钠离子等摩尔质量的工业副产氟硅酸溶液。加完氟硅酸溶液后，在搅拌30分钟后，停止搅拌，用泵把物料送入第一沉淀池的同时加入絮凝剂以快速沉淀氟硅酸钠。沉淀池底部的氟硅酸钠料浆用泵送入压滤机中压滤，滤饼用自来水或去离子水洗涤三次后，送干燥车间干燥后作为商品氟硅酸钠出售;沉淀氟硅酸钠后的含有硫酸的清水再用泵送入中和池中备用。
步骤3在搅拌的条件下再慢慢向中和池中加入等摩尔质量或稍微过量的石灰乳，加完后再搅拌45分钟。再用泵送入第二沉淀池进行沉淀的同时加入絮凝剂以快速沉淀硫酸钙。沉淀硫酸钙后的清水再送入调节池中备用;第二沉淀池底部的硫酸钙料浆用泵送入压滤机中压滤，滤液送入调节池中，滤饼用自来水或去离子水洗涤至中性后，送干燥车间干燥后作为商品硫酸钙出售。
步骤4取样分析调节池中的钙离子浓度后，在搅拌的条件下向调节池中加入等摩尔质量的草酸，搅拌45分钟，停止搅拌。再送泵把其送入第三沉淀池的同时加入絮凝剂以快速沉淀草酸钙。沉淀草酸钙后的清水经过滤后再送入自来水池供车间使用。沉淀后的草酸钙料浆用泵送入压滤机中压滤，滤饼用自来水或去离子水洗涤三次后，送干燥车间干燥后作为商品草酸钙出售。