申请日2018.10.19
公开(公告)日2019.01.25
IPC分类号C01C1/02; C01B25/37; C01F11/46; C30B7/14; C30B29/46; C30B29/62; B82Y40/00
摘要
本发明公开了一种低成本磷酸铁含氨氮废水的资源回收方法。该方法包括步骤S1，向磷酸铁母液中加入适量硫酸铁，然后加入适量氨水将pH值调至5‑9，使磷酸铁母液中的磷酸转化为碱式磷酸铁沉淀物,过滤沉淀物得到第一混合液;步骤S2，分别将第一混合液与R(OH)2溶液按比例快速注入反应容器内，进行快速沉淀反应，生成硫酸盐沉淀物，过滤沉淀物得到第二混合液;其中R表示Ba或Mg，对应的硫酸盐沉淀物为纳米级硫酸钡或碱式硫酸镁晶须;步骤S3，将第二混合液进行吹脱处理，吹脱产生的氨气采用纯水吸收，制备得到氨水溶液。本发明提供的低成本磷酸铁含氨氮废水的资源回收方法，工艺简单、流程短，回收得到的产物经济价值高。
权利要求书
1.一种低成本磷酸铁含氨氮废水的资源回收方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1，向磷酸铁母液中加入适量硫酸铁，然后加入适量氨水将pH值调至5-9，使磷酸铁母液中的磷酸转化为碱式磷酸铁沉淀物,过滤沉淀物得到第一混合液;
步骤S2，分别将第一混合液与R(OH)2溶液按比例快速注入反应容器内，进行快速沉淀反应，生成硫酸盐沉淀物，过滤沉淀物得到第二混合液;其中R表示Ba或Mg，对应的硫酸盐沉淀物为纳米级硫酸钡或碱式硫酸镁晶须;
步骤S3，将第二混合液进行吹脱处理，吹脱产生的氨气采用纯水吸收，制备得到氨水溶液。
2.根据权利要求1所述的低成本磷酸铁含氨氮废水的资源回收方法，其特征在于，步骤S1中，硫酸铁的加量按Fe3+与PO43-的摩尔比为1:1-1:1.5计算。
3.根据权利要求2所述的低成本磷酸铁含氨氮废水的资源回收方法，其特征在于，步骤S1中，反应温度为80-190℃，反应时间为1-5h。
4.根据权利要求1所述的低成本磷酸铁含氨氮废水的资源回收方法，其特征在于，步骤S2之前还包括将第一混合液进行离子交换树脂除杂步骤。
5.根据权利要求1所述的低成本磷酸铁含氨氮废水的资源回收方法，其特征在于，步骤S2中，反应容器为管式反应器、膜反应器或微反应器中的一种;并控制第一混合液和R(OH)2溶液注入反应容器的流速为120-160L/h。
6.根据权利要求5所述的低成本磷酸铁含氨氮废水的资源回收方法，其特征在于，步骤S2中，R表示为Ba，Ba(OH)2与第一混合液中SO42-的摩尔比为1:1-1.15:1。
7.根据权利要求5所述的低成本磷酸铁含氨氮废水的资源回收方法，其特征在于，步骤S2中，R表示为Ba，反应温度为40-80℃，反应时间为1-30s。
8.根据权利要求5所述的低成本磷酸铁含氨氮废水的资源回收方法，其特征在于，步骤S2中，R表示为Mg，Mg(OH)2与第一混合液中SO42-的摩尔比为6:1-6.2:1。
9.根据权利要求5所述的低成本磷酸铁含氨氮废水的资源回收方法，其特征在于，步骤S2中，R表示为Mg，反应温度为120-180℃，反应时间为30-180min。
10.根据权利要求1所述的低成本磷酸铁含氨氮废水的资源回收方法，其特征在于，步骤S3中，吹脱处理工艺中，控制pH值为10-12，温度为20-40℃，纯水吸收制备得到的氨水浓度为15-25%。
说明书
一种低成本磷酸铁含氨氮废水的资源回收方法
技术领域
本发明涉及工业废水处理技术领域，特别涉及一种低成本磷酸铁含氨氮废水的资源回收方法。
背景技术
随着时代的发展和科技的进步，人类对于新能源材料的需求越来越大。其中，锂电池因其电压高、能量密度大、循环性能好、高温特性好等优点，已广泛应用于各类移动通讯设备、交通工具中。锂电池的正极材料主要使用磷酸铁。传统的磷酸铁的制备工艺主要包括共沉淀法、水热法等，其中共沉淀法的应用较为广泛。
共沉淀法是指将铁源与磷源溶解之后，加入其他的化合物使析出沉淀，之后进行洗涤、干燥、煅烧得到磷酸铁产物。在传统共沉淀法制备磷酸铁的过程中，产生大量含氮、磷的废弃母液。现有生产技术中，不仅不能回收磷酸铁母液的有用成分，而且需要采用复杂、昂贵的工艺对母液中的氮、磷酸等污染物进行有效处理，造成严重的资源浪费以及企业生产成本、环保压力的增加。
针对该技术问题，现有技术(中国专利申请号：201710856857.7，专利名称“一种磷酸铁生产过程中母液的循环利用方法”)公开了一种将母液中的氮、磷资源回收利用的方法，技术方案包括：将FeSO4、H2O2和H2SO4混合进行氧化反应，得到硫酸铁原料液;将硫酸铁原料液与磷酸铁母液混合进行反应，得到磷酸铁，以回收母液中的磷;将制备磷酸铁过程中的滤液中加入石灰浆，并对混合滤液进行吹脱处理，吹脱产生的氨气采用磷酸吸收，得到NH4H2PO4溶液，实现回收母液中的氮。
上述技术方案，回收氮工艺制备得到的产物NH4H2PO4作为磷酸铁生产过程中的磷源，其市场价格远低于氮回收工艺中所用的原料磷酸，导致氮回收工艺的成本高，该工艺的经济价值不高等缺点。
鉴于此，有必要提供一种成本低的磷酸铁含氨氮废水处理方法解决上述技术问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种低成本磷酸铁含氨氮废水的资源回收方法，成本低，经济价值高。
为了解决上述问题，本发明的技术方案如下：
一种低成本磷酸铁含氨氮废水的资源回收方法，包括如下步骤：
步骤S1，向磷酸铁母液中加入适量硫酸铁，然后加入适量氨水将pH值调至5-9，使磷酸铁母液中的磷酸转化为碱式磷酸铁沉淀物,过滤沉淀物得到第一混合液;
步骤S2，分别将第一混合液与R(OH)2溶液按比例快速注入反应容器内，进行快速沉淀反应，生成硫酸盐沉淀物，过滤沉淀物得到第二混合液;其中R表示Ba或Mg，对应的硫酸盐沉淀物为纳米级硫酸钡或碱式硫酸镁晶须;
步骤S3，将第二混合液进行吹脱处理，吹脱产生的氨气采用纯水吸收，制备得到氨水溶液。
进一步地，步骤S1中，硫酸铁的加量按Fe3+与PO43-的摩尔比为1:1-1:1.5计算。
进一步地，步骤S1中，反应温度为80-190℃，反应时间为1-5h。
进一步地，步骤S2之前还包括将第一混合液进行离子交换树脂除杂步骤。
进一步地，步骤S2中，反应容器为管式反应器、膜反应器或微反应器中的一种;并控制第一混合液和R(OH)2溶液注入反应容器的流速为120-160L/h。
进一步地，步骤S2中，R表示为Ba，Ba(OH)2与第一混合液中SO42-的摩尔比为1:1-1.15:1。
进一步地，步骤S2中，R表示为Ba，反应温度为40-80℃，反应时间为1-30s。
进一步地，步骤S2中，R表示为Mg，Mg(OH)2与第一混合液中SO42-的摩尔比为6:1-6.2:1。
进一步地，步骤S2中，R表示为Mg，反应温度为120-180℃，反应时间为30-180min。
进一步地，步骤S3中，吹脱处理工艺中，控制pH值为10-12，温度为20-40℃，纯水吸收制备得到的氨水浓度为15-25%。
与现有技术相比，本发明提供的低成本磷酸铁含氨氮废水的资源回收方法，有益效果在于：
一、本发明提供的低成本磷酸铁含氨氮废水的资源回收方法，通过向磷酸铁母液中加入硫酸铁，并通过加入氨水调节母液pH值至5-9，使体系内的磷酸根转化成为碱式磷酸铁沉淀物，实现回收磷酸铁母液中磷的回收利用;过滤碱式磷酸铁沉淀物后，得到第一混合液，将第一混合液和R(OH)2溶液按比例进行快速沉淀反应，制备得到纳米级硫酸钡或碱式硫酸镁晶须，以回收磷酸铁母液中的硫;分离硫酸盐后，得到第二混合液，将第二混合液进行吹脱处理，吹脱产生的氨气采用纯水吸收，制备得到氨水溶液，实现磷酸铁母液中氮的回收利用。通过本发明的处理方法，废水体系中的磷回收得到的碱式磷酸铁通过磷酸酸化可得到磷酸铁，硫酸根回收得到纳米级硫酸钡或碱式硫酸镁晶须，氮以氨水的形式回收，回收产物均具有较高的经济价值;且本发明的工艺简单，废水处理流程短、成本低。
二、本发明提供的低成本磷酸铁含氨氮废水的资源回收方法，通过将第一混合液与R(OH)2溶液在管式反应器、膜反应器或微反应器等反应器中进行高快速混合，制备得到的硫酸钡颗粒粒径为25-50nm，粒度分布窄，产品性能好;制备得到的碱式硫酸镁晶须长度为30-70μm，直径为0.3-1.5μm，分散性好，分布均匀。
三、本发明提供的低成本磷酸铁含氨氮废水的资源回收方法，磷酸铁生产工艺中产生的废水中的氮、磷、硫资源得到充分的利用，使废水处理实现零排放。