申请日2010.12.28
公开(公告)日2011.04.06
IPC分类号C01G37/033
摘要
本发明公开了一种回收电镀废水中的铬酸的方法，本发明运用离子交换、雾化、蒸发、萃取、结晶、分离等技术手段，综合使用实践中获得的经验和研究实验得出的方法，设计的一套完整高效的、能直接从电镀清洗液中回收铬酸，获得铬酸晶体的方法。本法克服了现有的回收处理技术方法存在的问题，用一套完整的方法，直接回收电镀废水中的铬酸，得到铬酐原材料。本发明通过一整套装置，完全回收电镀含铬废水中的铬酸，使其成为工业原材料，变废为宝，既保护了环境，又节约了资源，具有明显的经济和社会环境效益，是清洁生产、环境保护和资源利用技术的重大创新。
权利要求书 [支持框选翻译]
1.一种回收电镀废水中的铬酸的方法，其特征在于包括如下步骤：
A)对电镀铬清洗废水匀质后，先过滤除去悬浮物，再通过阳离子树脂装置，滤除其他金属杂质，阳离子树脂透过液进入阴离子树脂装置，吸附其中的铬酸根，阴离子树脂的洗脱液进入脱钠柱进行脱钠处理;
B)对步骤A得到的脱钠液加热至50～70℃，然后采用喷嘴将溶液雾化，并在压力下使雾化溶液透过格栅进行循环汽液分离，得到浓缩液;
C)将浓缩液在结晶助剂的作用下结晶，析出铬酐;
D)从结晶液中分离出铬酐晶体。
2.根据权利要求1所述的回收电镀废水中的铬酸的方法，其特征在于所述阳离子树脂选用强酸型凝胶树脂，所述阴离子树脂选用大孔弱碱型树脂，所述脱钠柱采用H+型阳离子树脂。
3.根据权利要求1或2所述的的回收电镀废水中的铬酸的方法，其特征在于所述阴离子树脂吸附饱和后，采用含50-100g/L NaOH溶液进行洗脱，得到含有Na2CrO4的洗脱液;所述脱钠液中铬酸的浓度为30-60g/L。
4.根据权利要求1所述的回收电镀废水中的铬酸的方法，其特征在于步骤B中采用风机对雾化溶液增压，使之透过格栅。
5.根据权利要求1或4所述的回收电镀废水中的铬酸的方法，其特征在于雾化溶液在透过格栅时，较轻的水汽从格栅缝隙逃逸，较浓的溶液在格栅上富集，并返回加热，进行循环汽液分离，得到铬酸浓度为250～400g/L的浓缩液。
6.根据权利要求1所述的回收电镀废水中的铬酸的方法，其特征在于所述结晶助剂为质量浓度为40%-60%的硫酸。
7.根据权利要求1所述的回收电镀废水中的铬酸的方法，其特征在于采用动片固液分离机将铬酐晶体从结晶液中分离出来。
8.根据权利要求7所述的回收电镀废水中的铬酸的方法，其特征在于采用固液分离机将铬酐晶体从结晶液中分离。
说明书 [支持框选翻译]
一种回收电镀废水中的铬酸的方法
技术领域
本发明属于废水中的重金属回收处理技术领域，具体涉及一种电镀废水中的铬酐回收处理技术。
背景技术
电镀废水中的重金属，特别是铬酸的毒性最大，是公认的环境致癌物之一(Schmieman E A，Petersen J N，Yong e D R，et al.Bacterial Reduction of chromium[J].Appl BiochemBiotechnol，1997，(63-65)：855.)。它破坏生物体的新陈代谢，是一种蛋白质凝聚剂，能使血液中的蛋白质发生沉淀;吸入含铬酸的粉尘，会引起呼吸道发炎;饮用含铬酸废水，将引起贫血、肾炎、神经炎等疾病;铬酸对皮肤也有刺激性，能使其溃疡。长期摄入会引起体肉瘤、扁平上皮癌、腺癌等疾病。同时，铬酸又是重要的资源，是使用价值极高的工业原材料，铬酸在机械、电子、化工、轻纺、电镀、冶金、颜料等领域广泛应用。如何回收电镀废水铬酸，变废为宝，实现资源的再生和有效利用，一直是业内专家和生产企业不断探索的问题。
但迄今为止，还没有发现一套完整有效的方法，可以经济的回收电镀废水中铬酸，使其成为工业原材料被完全利用。尽管长期以来，已出现一些相对成功处理方法，如生物法、膜分离法、电渗析法、树脂交换法、光催化法等，由于这些方法在实际运用中均存在各自的具体问题，所以目前对于电镀含铬废水处理的主流方法还是化学沉淀和污泥的无害化处理。这一现状在《电镀含铬废水及其沉淀污泥中铬的回收工艺》(《广东化工》，2009年第7期)、《镀铬废液的回收及利用》(《电镀与精饰》，2004年9月)和《电镀含铬废水的处理技术及资源利用》(《江苏化工》，2001年4月)等文章中均有不同角度的具体论述。
针对这些问题，本方法的发明人，于2010年4月，在《回收镀铜清洗液中铜离子的方法》(专利号：200810235197.1)和《电镀清洗液中金属离子回收成套装置》(专利号：200920039808.5)等项专利的基础上完成了《电镀清洗水在线分类处理循环利用的方法》(申请号：201010156033.7)的发明，这些发明实现了电镀废水的循环利用和零排放，也完成了电镀废水中大部分重金属的高效回收利用，但由于铬酸的属性特别，上述方法对其不够经济有效。
发明内容
本发明的目的是：根据铬酸的特有属性，针对现有的回收处理技术方法存在的问题，综合运用技术实践中获得的经验和研究实验得出的方法，创造一套完整高效的、能直接从电镀清洗液中回收铬酸，获得铬酸晶体的方法。
本发明根据废水中铬酸的化学特性首先采用离子交换技术，将铬酸从废水中取出，得到铬酸溶液;将铬酸溶液预热均质后，进行雾化，增压，通过格栅系统实现汽液分离得到铬酸浓缩液;再采用物理法结晶成型，最后通过固液分离得到铬酸晶体，作为工业原材料备用。实现上述发明目的具体技术措施如下：
一种回收电镀废水中的铬酸的方法，其特征在于包括如下步骤：
A)对电镀铬清洗废水匀质后，先过滤除去悬浮物，再通过阳离子树脂装置，滤除其他金属杂质，阳离子树脂透过液进入阴离子树脂装置，吸附其中的铬酸根，阴离子树脂的洗脱液进入脱钠柱进行脱钠处理;
B)对步骤A得到的脱钠液加热至50～70℃，然后采用喷嘴将溶液雾化，并在压力下使雾化溶液透过格栅进行循环汽液分离，得到浓缩液;
C)将浓缩液在结晶助剂的作用下结晶，析出铬酐;
D)从结晶液中分离出铬酐晶体。
以下详述本发明的各个步骤：
(A)铬酸收集：对电镀铬清洗废水匀质后，先过滤，滤除悬浮物等杂质，通过阳离子树脂装置，滤除其他金属杂质(即除铬外的其他金属)，再进入阴离子树脂吸附得到铬酸根，然后经阳离子树脂脱钠处理，得到含量为30-60g/L的铬酸。
其中阳离子树脂选用强酸型凝胶树脂，所述阴离子树脂选用大孔弱碱型树脂，所述脱钠柱采用H+型阳离子树脂。阳离子树脂装置、阴离子树脂装置以及脱钠柱均可以采用一个或多个;各相同类型的装置之间，以及不同类型的装置之间可以采用相互并联或/和串联的连接方式。阴离子树脂吸附饱和后，采用含50-100g/L NaOH溶液进行洗脱，得到含有Na2CrO4的洗脱液;所述脱钠液中铬酸的浓度为30-60g/L。
阳离子树脂和脱钠柱使用质量浓度为5%-10%的硫酸溶液再生，再生时产生的废液可送至酸碱废水处理系统进行处理。
(B)溶液浓缩：经过H+型阳离子树脂脱钠后，这时溶液中的铬酸的每升含量在30克到60克，将稀铬酸由循环泵以80-120L/h体积流量送入溶液收集箱，由加热管对其进行加温至50-70度(中温)，再通过循环泵及喷嘴系统进行溶液雾化。铬酸雾具有比重较大且易于凝聚的特点，不同粒径的铬酸雾滴，悬浮在流动的空气中时，互相碰撞而凝聚成较大的颗粒，同时经风机对雾化的液体增压维持在150-300帕，使雾化液体透过曲折狭窄间隙为5-10毫米的格栅系统，从而提高了碰撞的机会更容易凝聚，较轻的水汽从格栅缝隙逃逸，较浓的溶液在格栅上富集，并返回加热，进行循环汽液分离，得到铬酸浓度为250～400g/L的浓缩液。
(C)萃取结晶：使用循环泵将浓度250～400g/L浓缩液送入结晶槽，使其在结晶助剂的作用下结晶形成铬酐。其中结晶助剂为质量浓度为40%-60%的硫酸。
(D)晶液分离：采用固液分离机可以直接将铬酐结晶从结晶溶液中分离出来，例如采用CN2762865或CN200957322中的固液分离机即可达到较好的分离效果。本发明还提供了一种多动片固液分离的方式，采用多动片固液分离机将铬酐晶体从结晶液中分离出来;多动片固液分离机具有带有过滤导槽的传动轴和设在所述传动轴外围的动片。结晶液进入过滤导槽后，晶液分离功能是通过带有过滤导槽的传动轴和动片共同配合完成的，当减速电机推动传动轴转动时，设在传动轴外围的动片和动片相对移动，由于动片和动片间有微小间隙，水从相对移动的叠片间隙中滤出，实现快速浓缩。经过浓缩的铬酐随着传动轴的转动不断往前移动，使过滤导槽内的空间不断缩小，内压逐渐增强，在传动轴连续运转推动下，对结晶液挤压力增大，铬酐中的水分受挤压排出越多。使铬酐含固量不断升高，最后由传动轴输送至出料口。
在溶液储备箱上端设计有溢流口，当结晶液液位较高时从溢流口回流至结晶槽。减速电机使用调速电机，功率范围为：0.8-1.5千瓦。晶液分离后产生的液体也可送至酸碱废水处理系统进行处理。
本发明的明显特点：根据铬酸的特有的毒性较大，具有强酸性及腐蚀性等属性，针对现有的回收处理技术方法存在的问题，创造性的运用离子交换、雾化、蒸发、萃取、结晶、分离等技术手段，综合使用实践中获得的经验和研究实验得出的方法，设计的一套完整高效的、能直接从电镀清洗液中回收铬酸，获得铬酸晶体的方法。与已有技术比较具有以下有益效果：
1、本发明把离子交换、雾化、蒸发、萃取、结晶、分离等技术手段创造性地运用于电镀废水的铬酸回收，克服了现有的回收处理技术方法存在的问题，用一套完整的方法，直接回收电镀废水中的铬酸，得到铬酐原材料。这是现有技术无法做到的。
2、本发明独创的格栅分离蒸发方法和多动片固液分离方法，简单易行，便于实现，具有更好的实用性，与本发明各单元构成了一个完整的回收技术方案。
3、本发明采用的中温液汽分离技术和常温物理结晶成型技术，处理效率高，能源消耗低，同时由于助剂循环使用，节约了回收处理过程中的材耗。
4、本发明通过一整套装置，完全回收电镀含铬废水中的铬酸，使其成为工业原材料，变废为宝，既保护了环境，又节约了资源，具有明显的经济和社会环境效益，是清洁生产、环境保护和资源利用技术的重大创新。