申请日2017.12.07
公开(公告)日2018.04.06
IPC分类号C02F9/10; C01B21/42; C01F7/74; C02F101/16
摘要
本发明涉及一种含铝硝酸废水的处理方法，包括步骤：将含铝硝酸废水进行多效蒸发处理，得到浓缩液;将浓缩液进行冷却结晶处理，得到结晶液;将结晶液进行固液分离，得到滤液和晶体硝酸铝;将滤液进行回收利用，将晶体硝酸铝进行溶解，并加入硫酸进行置换处理，得到硝酸和硫酸铝;冷却结晶处理过程中，在浓缩液中补加浓度为10～11mol/L的硝酸，补加硝酸与浓缩液的体积之比为(1.3～1.5):1。本发明通过蒸发浓缩、冷却结晶、固液分离、滤液回收、硫酸置换等步骤有机结合，有效降低废水中的含氮、氨氮离子浓度，解决了废水排放氨氮、总氮超标问题，且节约硝酸、磷酸成本，置换得到的硫酸铝还可以产生一定的经济效益。
权利要求书
1.一种含铝硝酸废水的处理方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：将含铝硝酸废水进行多效蒸发处理，得到浓缩液;
S2：将步骤S1所得浓缩液进行冷却结晶处理，得到结晶液;
S3：将步骤S2所得结晶液进行固液分离，得到滤液和晶体硝酸铝;
S4：将步骤S3所得晶体硝酸铝进行溶解，并加入硫酸进行置换处理，得到硝酸和硫酸铝;
所述步骤S2的冷却结晶处理过程中，在浓缩液中补加步骤S4所得硝酸;补加硝酸的浓度为10～11mol/L，补加硝酸的体积与浓缩液的体积之比为(1.3～1.5):1。
2.根据权利要求1所述的含铝硝酸废水的处理方法，其特征在于：补加硝酸的浓度为11mol/L，补加硝酸的体积与浓缩液的体积之比为1.4:1。
3.根据权利要求1所述的含铝硝酸废水的处理方法，其特征在于：步骤S1的多效蒸发处理过程中，采用循环加热蒸发，蒸发器采用常压蒸馏，出料温度为115～120℃。
4.根据权利要求3所述的含铝硝酸废水的处理方法，其特征在于：步骤S1所得浓缩液中硝酸铝含量为600～800g/L。
5.根据权利要求3所述的含铝硝酸废水 的处理方法，其特征在于：步骤S2的冷却结晶处理过程中，用循环冷却水将浓缩液降温至31～33℃，然后将浓缩液通入结晶器，降温至5～7℃。
6.根据权利要求5所述的含铝硝酸废水的处理方法，其特征在于：步骤S3中，固液分离后，采用浓度为9～11mol/L的硝酸对晶体硝酸铝进行清洗。
7.根据权利要求6所述的含铝硝酸废水的处理方法，其特征在于：步骤S4的置换处理过程中，硫酸根与硝酸根的摩尔比为1:2。
8.根据权利要求7所述的含铝硝酸废水的处理方法，其特征在于：步骤S4的置换处理过程中，补加浓度为95～98%的浓硫酸。
9.根据权利要求1所述的含铝硝酸废水的处理方法，其特征在于：步骤S1中的含铝硝酸废水为电极箔腐蚀工艺生产所得，步骤S3所得滤液回收至电极箔腐蚀工艺循环利用。
说明书
一种含铝硝酸废水的处理方法
技术领域
本发明涉及废水处理技术领域，尤其涉及一种含铝硝酸废水的处理方法。
背景技术
电极箔生产过程中的腐蚀工序需要大量混合酸，由此产生大量强酸废水，主要废水之一为含铝硝酸废水，一般的处理方法为直接中和后进行排放，虽然可以大大降低酸性，但其中有大量的NO3、NH4仍以离子态存在，会造成总氮、氨氮严重超标，不符合环保要求。
发明内容
基于此，本发明的目的在于，提供一种含铝硝酸废水的处理方法，可解决废水排放氨氮、总氮超标问题，节约成本，且可产生一定的经济效益。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种含铝硝酸废水的处理方法，包括以下步骤：
S1：将含铝硝酸废水进行多效蒸发处理，得到浓缩液;
S2：将步骤S1所得浓缩液进行冷却结晶处理，得到结晶液;
S3：将步骤S2所得结晶液进行固液分离，得到滤液和晶体硝酸铝;
S4：将步骤S3所得滤液进行回收利用，将步骤S3所得晶体硝酸铝进行溶解，并加入硫酸进行置换处理，得到硝酸和硫酸铝;
所述步骤S2的冷却结晶处理过程中，在浓缩液中补加步骤S4所得硝酸;补加硝酸的浓度为10～11mol/L，补加硝酸与浓缩液的体积之比为(1.3～1.5):1。
本发明废水的主要成分为硝酸、硝酸铝和磷酸铝，通过多效蒸发去除废水中的大量水分，获得硝酸铝浓度高的浓缩液;通过冷却结晶可以将浓缩液中低温时溶解度较小的硝酸铝析出结晶;再通过固液分离将将含硝酸、磷酸的滤液和晶体硝酸铝有效分离;回收利用硝酸和磷酸，然后将晶体硝酸铝与硫酸进行置换反应，获得硝酸和硫酸铝;此外，在结晶过程中补加置换所得硝酸，可提高硝酸铝的产量和硝酸的循环利用率。其中，硝酸铝结晶反应式：Al3++NO3-+H2O→Al(NO3)3·9H2O，补加硝酸增加了硝酸根浓度，有利于结晶反应的进行，补充硝酸浓度越高越好，但浓度达到12mol/L时，物料变得粘稠，不利于传送，因此，补充硝酸选择10～11mol/L浓度;此外，硝酸铝的产率随着补加硝酸的量的增加先增加后减少，这是因为补加硝酸本身含有水，补加过多会溶解硝酸铝，当补加硝酸与浓缩液的体积比为(1.3～1.5):1时，硝酸铝的产率高。相对于现有技术，本发明通过蒸发浓缩、冷却结晶、固液分离、滤液回收、硫酸置换等步骤有机结合，有效降低废水中的含氮、氨氮离子浓度，解决了废水排放氨氮、总氮超标问题，且节约硝酸、磷酸成本，置换得到的硫酸铝还可以产生一定的经济效益。
进一步地，补加硝酸的浓度为11mol/L，补加硝酸的体积与浓缩液的体积之比为1.4:1。在该条件下，硝酸铝的产率最高。
进一步地，步骤S1的多效蒸发处理过程中，采用循环加热蒸发，蒸发器采用常压蒸馏，出料温度为115～120℃。若温度低于该范围，水分过多，无法结晶固化;若温度高于该范围，失水过多，易在出料管道内结晶，堵塞管道。
进一步地，步骤S1所得浓缩液中硝酸铝含量为600～800g/L。将废水中的硝酸铝浓缩至该范围内，有助于后续对于硝酸铝的结晶提纯，若含量低于该范围，硝酸铝得不到充分利用，导致产率低;若含量高于该范围，硝酸蒸发过度，浓缩液酸度降低，影响后续置换过程，且增加蒸汽和电耗成本。
进一步地，步骤S2的冷却结晶处理过程中，用循环冷却水将浓缩液降温至31～33℃，然后将浓缩液通入结晶器，降温至5～7℃。在该冷却结晶条件下，可以使硝酸铝充分析出结晶，且纯度高;此外，温度越低能耗越高，选择该温度范围可以在保证高产率的同时保持较低能耗。
进一步地，步骤S3中，固液分离后，采用浓度为9～11mol/L的硝酸对晶体硝酸铝进行清洗。清洗的目的是去除晶体中的N、P杂质。
进一步地，步骤S4的置换处理过程中，硫酸根与硝酸根的摩尔比为1:2。从而使得置换反应完全，反应物得到充分利用。
进一步地，步骤S4的置换处理过程中，补加浓度为95～98%的浓硫酸。补加浓硫酸可以保持置换过程中具有足够的硫酸根，提高硫酸铝产率，增加经济效益;且硫酸置换需要蒸发多余水分，硫酸浓度越高，引入水越少，越节能。
进一步地，步骤S1中的含铝硝酸废水为电极箔腐蚀工艺生产所得;步骤S3所得滤液回收至电极箔腐蚀工艺循环利用。将滤液中的硝酸和磷酸回收循环利用，可节约硝酸和磷酸成本。