一種鈦白廢酸資源化處理的工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及廢水資源化回收利用領(lǐng)域，具體涉及一種鈦白廢酸資源化處理的工
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【背景技術(shù)】
[0002]鈦白粉，學名二氧化鈦，是一種重要的化工原料，約占世界白色顏料總產(chǎn)量的80%，素有“白色顏料之王”之稱。鈦白粉具有無毒、熔點高、化學性質(zhì)穩(wěn)定、著色力好、遮蓋力強、介電常數(shù)高、折射率高、光色互變性等卓越的顏料特性，從而被公認為是最優(yōu)良的白色顏料之一。鈦白粉主要應(yīng)用于涂料、塑料、紙張、橡膠、印刷油墨、化學纖維、搪瓷、陶瓷、化妝品、藥品食品添加劑等各個領(lǐng)域中。
[0003]目前，國內(nèi)外鈦白粉生產(chǎn)工藝主要有硫酸法、氯化法和鹽酸法。硫酸法因具有成本低、投資少、工藝技術(shù)成熟、易操作及設(shè)備簡單等優(yōu)點，是最主要的鈦白粉生產(chǎn)方法，我國90%以上的企業(yè)采用此法生產(chǎn)鈦白粉。在硫酸法生產(chǎn)鈦白粉的工藝過程中，硫酸作為中間介質(zhì)，只參與反應(yīng)而不進入最終產(chǎn)品，因此在酸解工序中會產(chǎn)生濃度約20 %的廢酸。據(jù)資料顯示，每生產(chǎn)It鈦白粉約產(chǎn)生St這樣的廢酸。此外，在硫酸鈦溶液的凈化、水解等工序中會排出濃度約2%的廢酸，據(jù)資料顯示，每生產(chǎn)It鈦白粉將會產(chǎn)生約SOt此類廢酸。通常鈦白廢酸主要含有游離硫酸、硫酸亞鐵、偏鈦酸及其它硫酸鹽等。對于濃度約20%的廢酸需進行二次利用，而2%的廢酸一般用堿性廢水中和后達標排放。
[0004]對于濃度約20%的廢酸，由于酸度高，直接排放環(huán)境影響大，且浪費資源。目前，處理此類廢酸方法主要有三級蒸發(fā)濃縮、石灰中和工藝、氨中和工藝、礦石中和工藝及堿性廢水中和工藝等。三級蒸發(fā)濃縮過程中，冷析產(chǎn)生的大量FeSO4會堵塞設(shè)備管道。石灰中和工問題在于操作費用高、石膏量大、石膏使用和存放難度大，且廢水較難達標排放。氨中和法工藝流程長，含氨廢水較難處理。礦石中和工藝一般投資較大，廢酸中？必04、1102等雜質(zhì)需根據(jù)生產(chǎn)工藝分離除去。堿性廢水中和工藝使得兩種廢液由投入性治理變?yōu)榫C合性治理，但受工廠條件和廠區(qū)周圍環(huán)境等客觀條件的制約。為解決廢酸的污染和回收利用問題，國內(nèi)外研究者一直致力于廢酸的治理研究。公開號為CN 102795701A的專利公開了一種鈦白粉廢酸的處理方法，將碳酸鋇加入到酸性廢水生成硫酸鋇沉淀物，分離硫酸鋇與水，使酸性廢水調(diào)酸和除硫酸根達到環(huán)保要求；再將硫酸鋇還原為硫化鋇，硫化鋇水溶液中通入二氧化碳生成碳酸鋇，該工藝流程較為復雜，且廢水中會殘留少量的鋇。
[0005]酸阻滯樹脂可以從溶液中吸附酸，同時不吸附那些酸所對應(yīng)的鹽的樹脂。該過程是可逆的，吸附在樹脂上的酸可以很容易的用水解析下來。該樹脂的優(yōu)勢在于:設(shè)備操作簡單、占地面積小無需添加化學藥劑、二次污染少等。本發(fā)明采用酸阻滯樹脂將鈦白廢酸中的亞鐵鹽與酸分離，不僅解決了鈦白廢酸排放的難題，且資源化回收利用其中的亞鐵鹽和酸。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明公開了一種鈦白廢酸資源化處理的工藝，其特征在于，包括以下步驟:
[0007](1)冷析結(jié)晶:鈦白廢酸于常溫下冷卻結(jié)晶，析出硫酸亞鐵晶體，離心分離得硫酸亞鐵及廢酸濾液；
[0008](2)酸阻滯:結(jié)晶后的廢酸濾液逆流經(jīng)酸阻滯樹脂柱，游離酸被樹脂粒吸附，溶解的金屬流出樹脂床，持續(xù)到樹脂床吸附酸飽和，收集得到亞鐵溶液；
[0009](3)樹脂解吸:以< 5BV/h的流速用清水順流將樹脂上的酸洗脫下來，得酸溶液，洗脫后的樹脂再次用于步驟(2);
[0010](4)亞鐵溶液回用:步驟(2)中得到的亞鐵溶液，于60?80°C加熱濃縮，采用步驟
(3)樹脂解吸得到的酸溶液維持體系pH< 3，然后冷卻結(jié)晶、離心得硫酸亞鐵晶體和硫酸亞鐵飽和溶液；硫酸亞鐵飽和溶液中投加氧化劑，攪拌反應(yīng)2?6h得聚鐵溶液。
[0011]硫酸法生產(chǎn)鈦白粉是最主要的鈦白粉生產(chǎn)工藝，硫酸作為中間介質(zhì)，只參與反應(yīng)而不進入最終產(chǎn)品，因此在酸解工序中會產(chǎn)生大量的濃度約20 %的廢酸。此外，在硫酸鈦溶液的凈化、水解等工序中會排出濃度約2%的廢酸。鈦白廢酸主要含有游離硫酸、硫酸亞鐵、偏鈦酸及其它硫酸鹽等，需對廢酸中有價值組分進行資源化回收利用，以避免高酸度、高鹽度的廢酸對管道設(shè)備的腐蝕、堵塞。
[0012]作為優(yōu)選，所述鈦白廢酸是硫酸法或鹽酸法生產(chǎn)鈦白粉產(chǎn)生的廢酸。本工藝適用于資源化處理硫酸法或鹽酸法生產(chǎn)鈦白粉產(chǎn)生的廢酸。
[0013]酸阻滯技術(shù)是一種基于強堿性陰離子交換樹脂非離子交換吸附強酸，樹脂可以吸附截留酸，而不吸附相應(yīng)的金屬鹽，從而實現(xiàn)鹽與酸的分離。吸附強酸的樹脂床僅需用水沖洗即可洗脫再生，然后用于下一個循壞操作。因此，該技術(shù)有別于傳統(tǒng)的樹脂吸附和離子交換技術(shù)，吸附機理也完全不同。酸阻滯的重要特征在于，陰離子交換樹脂固定基團上的反離子形態(tài)必須與溶液中的酸和鹽的陰離子一致，如C1型樹脂分離HCl/NaCl或HCl/FeCl 2、S042型樹脂分離Η #04及其金屬鹽等。
[0014]作為優(yōu)選，步驟(2)酸阻滯樹脂選擇強堿性陰離子交換樹脂，樹脂粒徑< 0.8mm。進一步優(yōu)選，高度為50?150cm，直徑為100?300cm，直徑為高度的2?3倍，吸附流速彡 5BV/ho
[0015]作為優(yōu)選，步驟(3)解吸得到的酸溶液可回用于鈦白粉生產(chǎn)過程中的酸解、凈化及水解工段或用于制備硫酸亞鐵。
[0016]步驟(2)中得到的亞鐵溶液于60?80°C加熱濃縮，采用步驟(3)樹脂解吸得到的酸溶液維持體系pH < 3，然后冷卻結(jié)晶、離心得硫酸亞鐵晶體和硫酸亞鐵飽和溶液。硫酸亞鐵與雙氧水組成Fenton水處理劑，F(xiàn)enton試劑具有強氧化性，對難降解有機物具有較好的處理效果，廣泛應(yīng)用于多種廢水處理工藝。
[0017]步驟(4)所述的氧化劑為雙氧水、次氯酸鈉、氯酸鈉或氯酸鉀。
[0018]硫酸亞鐵飽和溶液中投加氧化劑(雙氧水、次氯酸鈉、氯酸鈉、氯酸鉀)，攪拌反應(yīng)2?6h得聚合硫酸鐵溶液。聚合硫酸鐵是一種新型、優(yōu)質(zhì)、高效鐵鹽類無機高分子絮凝劑，因其混凝性能優(yōu)良，礬花密實，沉降速度快，凈水效果優(yōu)良，不含鋁、氯及重金屬等有害物質(zhì)，投加量少，成本低廉，廣泛用于各種廢水的凈化處理。
[0019]與傳統(tǒng)鈦白粉廢酸處理工藝相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點:
[0020]1、本發(fā)明工藝流程及操作簡單、反應(yīng)條件溫和、占地少、投入成本低、無二次污染、易于產(chǎn)業(yè)化；
[0021]2、本發(fā)明將酸阻滯樹脂技術(shù)引入到鈦白廢酸資源化處理工藝中，不僅回收利用了廢酸中的酸和金屬鹽溶液，降低了鈦白粉的生產(chǎn)成本，且避免了廢酸中的酸和金屬鹽腐蝕和堵塞設(shè)備管道。
【附圖說明】
[0022]圖1為本發(fā)明一種鈦白廢酸資源化處理的工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步詳細描述，需要指出的是，以下所述實施例旨在便于對本發(fā)明的理解，而對其不起任何限定作用。
[0024]實施例1
[0025]硫酸法生產(chǎn)鈦白粉過程中產(chǎn)生的鈦白廢酸，硫酸含量約21%，《(Fe)約52g/L。
[0026]處理步驟:
[0027](I)冷析結(jié)晶:鈦白廢酸于常溫下冷卻結(jié)晶，析出硫酸亞鐵晶體，離心分離得硫酸亞鐵及廢酸濾液；
[0028](2)酸阻滯技術(shù):結(jié)晶后的廢酸以2BV/h流速逆流經(jīng)A-32FM酸阻滯樹脂柱(樹脂柱高50cm，寬160cm)，硫酸被樹脂粒吸附，亞鐵溶液則暢通無阻的流出樹脂床，持續(xù)到樹脂床吸附酸飽和，收集得到亞鐵溶液回收用于制備硫酸亞鐵晶體和/或聚鐵絮凝劑；
[0029]硫酸亞鐵制備:樹脂處理得到的亞鐵溶液于60?80°C加熱濃縮，采用步驟(3)樹脂解吸得到的酸溶液維持體系pH = 2?3，然后冷卻結(jié)晶，離心分離得硫酸亞鐵晶體及硫酸亞鐵飽和溶液。
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