一种含砷硫酸污酸的净化回用工艺制造技术

本发明专利技术属于工业污水处理技术领域，公开了一种含砷硫酸污酸的净化回用工艺。矿物冶炼烟气副产硫酸过程产生大量高砷污酸，通常采用钙‑铁盐联合法除砷，碱消耗大、砷渣量大、酸不能回收。本工艺采用扩散渗析降低酸浓度，为电解除砷提供较高PH条件，同时回收硫酸；铁阳极电解氧化砷并补充铁源，实现砷以砷酸铁形式沉淀分离，渣量少；脱砷脱酸的净化电解液循环至制酸系统重新洗涤烟气，为扩散渗析操作提供硫酸浓度差，完成一个循环回用周期。该工艺适用于矿业冶炼过程副产烟气制硫酸所产生的高砷酸性废水的处理。

An arsenic containing waste acid sulfuric acid purification recycling process

The invention belongs to the field of industrial sewage treatment technology, and discloses a purification process of arsenic containing sulfuric acid. Mineral smelting flue gas by-product sulfuric acid process to produce a large number of high arsenic contaminated acid, calcium salt usually adopts the combined method of removing arsenic, alkali consumption, arsenic residue, acid recovery. The process of using diffusion dialysis to reduce acid concentration, electrolytic arsenic removal provides high PH conditions, the recovery of sulfuric acid; anodic oxidation of arsenic and iron supplement iron source, to achieve arsenic ferric arsenate precipitation separation, less slag; arsenic removal acid purification to acid electrolyte circulation system re washing flue gas diffusion electrodialysis operation sulfate concentration difference, the completion of a recycling cycle. The process is suitable for the treatment of high arsenic acid wastewater produced by sulfuric acid produced by the by-product flue gas from the mining smelting process.

【技术实现步骤摘要】
一种含砷硫酸污酸的净化回用工艺
本专利技术涉及工业污水处理
，尤其涉及一种从高砷硫酸污酸分离砷、回收硫酸，并回用废水的循环工艺。本专利技术方法适用于砷与硫酸含量高的硫酸污酸资源化回用，尤其适用于矿业冶炼烟气副产硫酸过程，烟气洗涤产生的污酸的处理。技术背景含硫金属矿火法冶炼过程，副产烟气一般用于制硫酸进行综合利用。但生产过程中产生大量高含砷酸性废水，称为污酸。其砷含量高达0.5～15g/L、硫酸含量约为3～20％。该污酸的处理工艺包括钙-铁盐联合除砷法、硫化物沉淀法、吸附法、萃取法等，其中最成熟的工艺为前两种。钙-铁盐联合除砷法是利用高砷酸铁的水不溶性进行砷的分离，由于污酸酸浓度较高，且砷以三价为主，而高砷酸铁在PH值大于3时沉淀效果较好，因此需要投加大量石灰中和与铁盐，并采用空气氧化三价砷为五价砷。该法消耗大量石灰中和硫酸，不仅造成资源浪费，同时产生大量高钙砷渣，造成砷资源化利用困难。硫化物沉淀法是采用可溶性硫化盐作为沉淀剂，生成不溶性的硫化砷来分离砷。操作过程PH值小于2.5，因此会出现硫化氢副产物。此条件下，排放污水砷的浓度为0.1g/L。在此工艺中，溢出硫化氢可采用氢氧化钠回收，因此大量硫酸实际间接被中和。同时，因硫化氢为剧毒性气体，现场操作环境恶劣。其它处理技术，如吸附法、萃取法、电化学氧化法等，虽可以有效去除溶液中砷，但对于硫酸浓度较高的污酸来说，过低的pH值将导致去除效率极低，因此必须进行中和预处理。这些方法除不能回收硫酸，也导致大量杂质离子的引入，不能实现污酸的综合利用循环。因此，必须寻找新的除砷技术工艺，不仅能够有效分离污酸中的砷，同时可以回收硫酸，避免碱的中和，最终实现废水回用的闭路循环。
技术实现思路
本专利的目的是针对现有技术碱消耗大、砷渣量大、酸不能回收的问题，提出一种电化学除砷与扩散渗析回收酸有机结合的技术工艺，实现污酸的资源化回用。所述的污酸为冶炼烟气副产硫酸过程中产生的酸性含砷废水，所述的污酸中砷的含量为0.5～15g/L，硫酸质量百分浓度为3％～20％。本专利技术的技术思路是：利用扩散渗析回收硫酸，从而降低污酸中酸含量；利用含铁金属为阳极电解污酸，将亚砷氧化为高价态，并与阳极溶解的三价铁生成砷酸铁沉淀；将分离砷和硫酸的电解液返回烟气制硫酸系统，重新洗涤烟气，实现污酸废水的循环回用。本专利技术是采用如下技术方案实现其专利技术目的。一种含砷硫酸污酸的净化回用工艺，包括如下步骤：(1)烟气制硫酸系统中排放的硫酸污酸经过过滤装置，除去悬浮颗粒物；所述的去除悬浮颗粒方法也可通过重力沉降法、离心分离法等。(2)过滤后的污酸流入扩散渗析器的渗析室，补充纯水做为接受液流入扩散室，将污酸中硫酸浓度降至3％以下，排出的接受液作为回收硫酸。所述的扩散渗析器使用的膜为阴离子交换膜，膜的类型可以为均相膜或异相膜，膜材料可以为聚砜类、苯醚、聚氟乙烯类等。所述的流入扩散渗析器的污酸与纯水的流量之比为10～0.1。所述的扩散渗析的操作方式可以为逆流，也可以为顺流。所述的从扩散渗析器渗析室排出的污酸硫酸浓度降至0.5～3％，pH值为0.5～5.0，排出的接收液砷浓度小于100mg/L。(3)经过渗析器处理的污酸废液作为电解液进入电解槽阳极室，以铁或铁铝合金为阳极材料进行电解，将亚砷氧化为高价砷，铁阳极的消耗生成三价铁离子，与高价砷生成高砷酸铁沉淀。所述的电解过程阳极有效面积与电解液有效体积之比(A/V值)为0.1～20m2/m3；电流密度为5～1000mA/cm2；电解时间为0.1～10小时。所述的电解槽阳极室与阴极室不用隔开，也可以用阴离子膜隔开。所述的电解槽阳极材料为铁、铁合金、不锈钢等。阴极材料为铁、铁铝合金、不锈钢、石墨、镍、铜等。(4)电解液经过过滤装置，将高砷铁沉淀过滤，作为砷渣排出。所述的分离高砷铁沉淀方法也可通过重力沉降法、离心分离法等。(5)来自(4)的滤液送至烟气制硫酸系统进行烟气洗涤，完成一个净化循环周期。本专利技术核心为：采用扩散渗析降低酸浓度，为电解除砷提供较高PH条件，铁阳极氧化砷并补充铁源，实现砷的沉淀分离，电解液循环重新吸收酸与砷，为扩散渗析操作提供硫酸浓度差。附图说明图1为本专利技术所述的一种含砷硫酸污酸的净化回用工艺的基本流程说明书具体实施方法下面申请人将结合具体的实施例对本专利技术的技术方案做进一步说明，但是本专利技术的保护范围并不限于这些实施例。实施实例1：实验室配水，初始硫酸浓度为10％，砷含量为1g/L。将配好的含砷酸液通入扩散渗析器，纯水作为接受液，流量比为1∶1，排出的含砷酸液砷含量为0.98g/L，硫酸浓度2.5％，pH为1.2。排出的接受液中硫酸浓度7.5％，砷含量为5mg/L。将渗析器排出的含砷酸液加入电解槽中，铁为阳极，石墨为阴极，A/V值为1m2/m3，电流密度100mA/cm2，电解2小时，过滤电解液，滤后的含砷酸液中砷浓度为0.2g/L(砷去除率为80％)，硫酸浓度为2.2％(酸回收率为78％)，铁浓度为490mg/L。实施实例2：将实例1中最终废液取出，加入浓硫酸调节硫酸浓度至10％，加入砷酸钠调节砷浓度为1g/L，此时铁浓度为450mg/L。将配好的含砷酸液通入扩散渗析器，纯水作为接受液，流量比为1∶1，排出的含砷酸液砷含量为0.96g/L，铁浓度为440mg/L，硫酸浓度2.4％，pH为1.6。排出的接受液中硫酸浓度7.8％，砷含量为5.2mg/L，铁含量为0.5mg/L。将渗析器排出的含砷酸液加入电解槽中，铁为阳极，石墨为阴极，A/V值为1m2/m3，电流密度50mA/cm2，电解2小时，过滤电解液，滤后的含砷酸液中砷浓度为0.15g/L(砷去除率为85％)，硫酸浓度为2.1％(酸回收率为79％)，铁浓度为484mg/L。实施实例3：以河南省某铅锌冶炼厂污酸为样品，其中砷含量为2.53g/L，硫酸浓度为5％，铁浓度为71mg/L。将污酸采用G3砂芯过滤器过滤，去除悬浮颗粒物，然后通入扩散渗析器，纯水作为接受液，流量比为1∶0.8，排出的污液砷含量为2.48g/L，铁浓度为69mg/L，硫酸浓度2.6％，pH为1.2。排出的接受液中硫酸浓度3.2％，砷含量为7.3mg/L，铁含量为0.1mg/L。将渗析器排出的污酸液加入电解槽中，铁为阳极，石墨为阴极，A/V值为2m2/m3，电流密度100mA/cm2，电解1.5小时，过滤电解液，滤后的污酸中砷浓度为0.23g/L(砷去除率为91％)，硫酸浓度为2.1％(酸回收率为58％)，铁浓度为638mg/L。实施实例4：以河南省某铅锌冶炼厂污酸为样品，其中砷含量为2.81g/L，硫酸浓度为8％，铁浓度为104mg/L。将污酸采用G3砂芯过滤器过滤，去除悬浮颗粒物，然后通入扩散渗析器，纯水作为接受液，流量比为1∶1.5，排出的污液砷含量为2.74g/L，铁浓度为97mg/L，硫酸浓度2.3％，pH为1.4。排出的接受液中硫酸浓度3.9％，砷含量为4.5mg/L，铁含量为0.1mg/L。将渗析器排出的污酸液加入电解槽中，铁为阳极，石墨为阴极，A/V值为2m2/m3，电流密度100mA/cm2，电解1.5小时，过滤电解液，滤后的污酸中砷浓度为0.21g/L(砷去除率为92.5％)，硫酸浓度为2.2％(酸回收率为73％)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含砷硫酸污酸的净化回用工艺，其特征在于包括如下步骤：a、烟气制硫酸系统中排放的硫酸污酸经过过滤装置，除去悬浮颗粒物；b、过滤后的污酸流入扩散渗析器的渗析室，而补充纯水作为接受液，进入扩散室，将污酸中硫酸浓度降至3％以下，排出的接受液作为回收硫酸；c、经过渗析器处理的污酸废液进入电解槽阳极室作为电解液，以铁或铁铝合金为阳极进行电解，将亚砷氧化为高价砷，铁阳极消耗生成三价铁离子，与高价砷生成高砷酸铁沉淀；d、电解液经过过滤装置，将高砷铁沉淀过滤，作为砷渣排出；e、滤液送至烟气制硫酸系统进行烟气洗涤，完成一个污酸净化回用循环周期。

【技术特征摘要】
1.一种含砷硫酸污酸的净化回用工艺，其特征在于包括如下步骤：a、烟气制硫酸系统中排放的硫酸污酸经过过滤装置，除去悬浮颗粒物；b、过滤后的污酸流入扩散渗析器的渗析室，而补充纯水作为接受液，进入扩散室，将污酸中硫酸浓度降至3％以下，排出的接受液作为回收硫酸；c、经过渗析器处理的污酸废液进入电解槽阳极室作为电解液，以铁或铁铝合金为阳极进行电解，将亚砷氧化为高价砷，铁阳极消耗生成三价铁离子，与高价砷生成高砷酸铁沉淀；d、电解液经过过滤装置，将高砷铁沉淀过滤，作为砷渣排出；e、滤液送至烟气制硫酸系统进行烟气洗涤，完成一个污酸净化回用循环周期。2.根据权利要求1所述的含砷硫酸污酸的净化回用工艺，其特征在于：高砷硫酸污酸，其主要成分为砷的含量为0.5～15g/L，硫酸质量百分浓度为3％～20％。3.根据权利要求1所述的含砷硫酸污酸的净化回用工艺，其特征在于：步骤b所述的扩散渗析器使用的膜为阴离子交换膜，膜的类型可以为均相膜或异相膜，膜材料可以为聚砜...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵立新，公旭中，秦松岩，
申请(专利权)人：天津理工大学，
类型：发明
国别省市：天津,12