含锌含铁废酸处理方法的研究
[摘要]文章对含锌含铁废酸处理方法进行了研究。试验表明，直接利用含锌含铁废酸为原料，经添加硫酸、蒸发浓缩、结晶析出、离心分离，回收制得固体饲料级一水硫酸亚铁和一水硫酸锌的混合物，浓缩过程中挥发盐酸及水汽经冷凝器冷却回收盐酸;该方法不会产生三废问题，工艺简单、生产周期短、成本低。
在金属件电镀过程中，如果镀层质量有问题时，需要退镀，以便重新加工。在镀锌工业中，退镀是在1:1的盐酸溶液中进行。退镀时，除剥去不合格镀层外，基体铁也有部分溶出，还有微量重金属杂质铜、锰、铬等。对这种高浓度锌、铁、游离酸共存的废液，是废水处理的一个难题。常规处理方法为中和排放，随着环境保护法规完善及资源紧缺加剧，这种方法己经被禁止采用。回收利用这种废液的研究慢慢在世界范围内展开，特别是离子交换树脂研究领域的开拓，南非最早提出了对这种废液的处理工艺，即用强碱性阴离子交换树脂从废液中选择性吸收锌，然后以水洗脱得到氯化锌稀溶液，以硫性磷酸酷萃取锌，再以硫酸反萃取转化为硫酸锌，含铁和酸的溶液则在焙烧塔中得到FeCl3和盐酸，此法称为Mes工艺。此后日本又提出新工艺，将离子交换法改为萃取法。目前离子交换法及萃取法是镀锌废液处理比较成熟的处理工艺，特别是离子交换树脂的出现，大大提高了废液中锌的回收利用率。
但是，镀锌废液采用离子交换法和萃取法处理工艺，生产周期较长，交换过程耗盐量大，会产生再生废液;离子交换性树脂、萃取剂、反萃取剂重复利用率低，生产成本过高。不论是离子交换法还是萃取法，锌、铁的分离回收是两种工艺的设计思路，本处理方法设计思路是对废酸不进行分离，综合回收利用，直接利用含锌含铁废盐酸为原料，经添加硫酸、蒸发浓缩、结晶析出、离心分离，回收制得固体饲料级一水硫酸亚铁和一水硫酸锌的混合物，浓缩过程中挥发盐酸及水经冷凝器冷却回收盐酸。本处理方法不会产生三废问题，工艺简单、生产周期短、成本低。
1试验部分
废酸中锌含量的测定:以1:1的H2O2为氧化剂将高含量的Fe2+全部转化为Fe3+，饱和氟化钠为掩蔽剂掩蔽Fe3+，乙酸一乙酸钠为缓冲溶液调节溶液pH为5.0~6.0，以二甲酚橙为指示剂，用乙二胺四乙酸二钠标准溶液滴定锌含量
氯离子:在微酸性溶液中，加入过量的硝酸银溶液，使氯离子转化成为氯化银沉淀，用邻苯二甲酸二丁酷包裹沉淀，以硫酸铁铰为指示剂，用硫氰酸铰标准溶液滴定剩余的硝酸银。
一水硫酸亚铁:参照《饲料级硫酸亚铁》(HG/T 2935-2006)标准
一水硫酸锌:参照《饲料级硫酸锌》(GB/T 25865-2010)标准
该工艺直接利用高锌含铁废盐酸为原料，经添加硫酸、蒸发浓缩、结晶析出、离心分离，回收固体制取饲料级一水硫酸亚铁和一水硫酸锌的混合物，浓缩过程中挥发盐酸及水经冷凝器冷却回收盐酸。工艺不会产生三废问题、生产周期短、成本低。
废酸预处理
针对废酸中含有Fe3+，需要将Fe3+还原为Fe2+。在原料中加入铁粉静置待溶液呈现深绿色，即表明废酸中Fe3+基本被还原为Fe2+，同时废酸中铁单质能置换的其它重金属离子也会有一定程度的下降。1.4.2氯化亚铁的提取及锌含量的提升
废酸中锌含量较低，试验回收锌过程中需进行多次循环蒸发浓缩，才能使浓缩液中锌含量达到饱和，再补充废酸才能回收得到锌铁含量比较固定的混合物。试验设计先从经铁置换后的废酸中回收氯化亚铁，该过程即可起到提高原料中锌含量的作用，进而减少了循环蒸发浓缩次数。
取一定量经铁置换后的废酸加热浓缩到一定程度，冷却到室温后进行抽滤回收氯化亚铁晶体，母液再作为制备锌、铁复合饲料添加剂的原料。
硫酸过量系数去除氯离子的影响
取一定量废酸，分别加入理论添加量为1倍、1.2倍、1.3倍、1.4倍、1.5倍的浓硫酸，在98℃减压蒸发(真空度为-0.08~-0.09MPa)，浓缩到40%左右时产生大量晶体，过滤得到产品，称重、并进行氯离子含量分析。
蒸发浓缩温度对结晶水的影响
���据硫酸亚铁、硫酸锌溶液结晶理论物化数据可知，温度达到64.4℃时的饱和硫酸亚铁溶液析出晶体形态为我们所需FeSO4·H2O温度达到60℃时的饱和硫酸锌溶液析出晶体形态为我们所需ZnSO4·H20。试验设定了蒸发浓缩过程中溶液温度分别为70℃ , 80℃ , 90℃ , 100℃ , 110℃五个温度，采用油浴控温、真空循环泵抽真空(真空度为-0.08~-0.090 MPa)进行蒸发浓缩。因试验条件限制，无法测定混合物结晶水合数，采用硫酸亚铁原料在相同条件下，考察温度对产品结晶水合数的影响。
固液分离温度对结晶水的影响
取一定量废酸，在115℃条件下蒸发浓缩，浓缩至46%左右进行抽滤;进行两组试验，第一组趁热进行过滤，抽滤至30 s滴出一滴母液时终止抽滤并测量此时固体内层温度;第二组对抽滤漏斗进行了加热处理，在过滤过程中使用热电吹风，使过滤过程中固体温度控制在一定温度，防止固体温度下降过快，同样抽滤至30 s滴出一滴母液时终止抽滤并测量此时固体内层温度;分别对两组回收固体硫酸亚铁进行检测分析。
干燥工艺去除固体混合物颜色变化
取一定量废酸，加入浓硫酸(1.5倍理论值添加量)，在98℃减压蒸发(真空度为-0.08~-0.09 MPa)，每次蒸发浓缩出40%质量分数盐酸时进行抽滤;抽滤母液循环用于下一次蒸发;每次循环得到的固体均取一定量于烘箱中(120℃)干燥30 min;干燥过程中手工对固体进行翻动，分别检测分析回收固体干燥前、干燥后相关参数检查。
结论
(1)以高锌含铁废盐酸为原料，经原料预处理、添加硫酸、循环蒸发浓缩、固液分离、干燥工艺流程，可以制备得到锌、铁复合饲料添加剂。
(2)蒸发浓缩温度控制在100℃左右，在该温度下，析出固体FeSO4·xH2O, ZnSO4·xH2O所带结晶水合数x≈1蒸发浓缩控制在40%左右。
(3)硫酸添加量为理论硫酸添加量的1.2倍，制备产品的相关参数更接近市场上销售FeSO4·H2O和ZnSO4·H2O的指标。
(4)利用干燥工艺，可以去除游离水，解决产品颜色发黄、酸度过低等问题。
声明：
1、本文系本网编辑转载，并不代表本网站赞同其观点及对其真实性进行负责、考证。
2、如本文涉及其作品内容、版权和其它问题，请在30日内与本网联系，我们将在第一时间进行相应处理！
