一種利用離子交換纖維處理釩鉻廢水的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種含多種重金屬離子廢水的處理方法，特別是涉及一種利用離子交 換纖維處理釩鉻廢水的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 釩鉻廢水是釩渣經(jīng)鈉化焙燒-浸出過濾-酸性銨鹽沉釩等工藝生產(chǎn)釩氧化 物過程中產(chǎn)生的工業(yè)廢水，其五價釩含量50ppm-100ppm左右，六價鉻含量更是高達 500ppm-1000ppm之間，遠遠超過國家排放標(biāo)準(zhǔn)。高價釩、鉻化合物作為重度污染物，如外 排或泄露，會對水體、土壤環(huán)境造成極大污染，農(nóng)作物造成嚴(yán)重破壞，嚴(yán)重危及人體健康，同 時，造成金屬資源的浪費。
[0003] 目前，處理該種廢水較為有效地方法有一下幾種：
[0004] 1.還原中和沉淀法：例如專利申請?zhí)?01010591828. 0提出向沉釩廢水中加入還 原劑（如焦亞硫酸鈉、亞硫酸氫鈉等），使五價釩、六價鉻離子全部還原為三價，再向還原后 的廢水溶液中加入堿液，中和廢水溶液同時使鉻、釩離子形成水合物從廢水溶液中沉淀出 來。該方法設(shè)備簡單、處理量較大，但存在釩鉻回收率低、沉淀廢渣無法直接回收釩鉻有價 元素、藥劑加入量需精確控制操控難度大、藥劑消耗量大、處理周期長、處理成本較高等缺 陷。
[0005] 2.常規(guī)離子交換法：即使用離子交換樹脂回收提釩廢水中的陰離子組分，例如專 利申請?zhí)?0100570484報道了采用D301樹脂吸附有效的回收提釩廢水中的釩、鉻的新工 藝。該方法工藝路線簡單、釩鉻吸附率較高，但仍存在許多難以回避的缺陷，比如1)離子交 換樹脂的吸附速度較慢，處理能力受限；2)經(jīng)D301樹脂吸附后，吸附尾液含釩2mg/L左右， 依然超過國家排放標(biāo)準(zhǔn)（含釩低于〇. 5mg/L)要求，處理后仍無法直接排放；3)離子交換樹 脂耐溫性能很差，許用溫度范圍為l〇°C~80°C之間，長期在更高溫度下使用，極易溶脹破 碎失活。而提釩廢水為沸騰沉釩工藝產(chǎn)生，通常溫度在90°C以上，為保證離子交換樹脂正 常使用須先將廢水冷卻至80°C以下，再進行吸附，而吸附后續(xù)脫氨工藝又須將廢水溫度升 至95°C以上，先降溫后升溫的過程，不可避免的造成熱能的大量浪費；4)D301樹脂對釩鉻 的最優(yōu)吸附pH= 8,而沉釩廢水的pH值通常在2-3之間，因此吸附前需加入碳酸鈉進行中 和，即增長了流程鏈，又增加了處理的藥劑成本；5)上述專利雖然指出，將解析出的釩鉻進 行回收，但并未明確指出該類高堿釩鉻解析液進行有價元素回收利用的具體方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種利用強堿性離子交換纖維處理釩鉻 廢水的方法。
[0007] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：采用強堿性陰離子交換纖維 作為吸附介質(zhì)，對釩鉻廢水中的五價釩離子以及六價鉻離子進行吸附，回收五價釩離子以 及六價鉻離子；吸附后離子交換纖維加入解析劑進行解析，得到解析液，添加堿性物質(zhì)進行 沉釩，沉鉻，回收釩元素以及鉻元素；所述的強堿性陰離子交換纖維，為聚丙烯接枝苯乙烯 后接枝季氨基得到產(chǎn)品，功能基團為：-N+(cH3)3cr。
[0008] 本發(fā)明包括以下步驟：1)吸附：采用強堿性陰離子交換纖維作為吸附介質(zhì)，對釩 鉻廢水中的五價釩離子以及六價鉻離子進行完全吸附；
[0009]所述完全吸附是指將釩鉻廢水直接通過交換纖維柱I，該方式將廢水中的五價釩 離子、六價鉻離子同時吸附，直至吸附后尾液含釩高于〇. 5mg/L或含鉻高于0. 5mg/L后，停 止吸附，得到吸附后離子交換纖維I和吸附后尾液I;
[0010] 2)解析：上述吸附后離子交換纖維I加入解析劑進行解析，得到釩鉻混合富集 液；解析后離子交換纖維I重新作為吸附介質(zhì)使用；
[0011] 3)沉釩：釩鉻混合富集液中加入堿性物質(zhì)，攪拌均勻后，過濾，得到釩酸鈣產(chǎn)品及 沉釩后液；所述堿性物質(zhì)為氧化鈣、氫氧化鈣粉末或氫氧化鈣漿料中的任意一種或幾種；
[0012] 4)沉鉻：擇一選用以下兩種方式沉淀鉻元素：
[0013] 方法一：沉釩后液中加入氫氧化鋇或氯化鋇任意一種的粉末或溶液，得到鉻酸鋇 產(chǎn)品和沉鉻后液I;沉鉻后液I可作為解析劑循環(huán)使用；
[0014] 方法二：沉釩后液中加入硫酸調(diào)節(jié)pH值至4-6之間，加入還原劑，將六價鉻離子還 原成三價鉻離子，再加入NaOH，調(diào)節(jié)pH值至7-9之間，得到氫氧化鉻產(chǎn)品和沉鉻后液II。
[0015] 本發(fā)明包括以下步驟：1)吸附：采用強堿性陰離子交換纖維作為吸附介質(zhì)，對釩 鉻廢水中的五價釩離子以及六價鉻離子進行選擇性分步吸附；
[0016] 所述選擇性分步吸附是指向廢水中加入硫酸，調(diào)節(jié)廢水pH值至1-1. 5,通過交換 纖維柱II，直至吸附后尾液含鉻高于0. 5mg/L，得到吸附后離子交換纖維II和吸附后尾液 II;向吸附后尾液II中加入NaOH，調(diào)節(jié)其pH值至2. 5-3,通過交換纖維柱III，直至吸附后尾 液含釩高于0. 5mg/L，得到吸附后離子交換纖維III和吸附后尾液III;
[0017] 2)解析：上述吸附后離子交換纖維II加入解析劑進行解析，得到鉻富集液；離子 交換纖維III加入解析劑進行解析，得到釩富集液；解析后離子交換纖維II、111重新作為吸附 介質(zhì)使用；
[0018] 3)沉釩：釩富集液中加入堿性物質(zhì)，攪拌均勻后，過濾，得到釩酸鈣產(chǎn)品及沉釩后 液；所述堿性物質(zhì)為氧化鈣、氫氧化鈣粉末或氫氧化鈣漿料中的任意一種或幾種；
[0019]4)沉鉻：擇一選用以下兩種方式沉淀鉻元素：
[0020] 方法一：鉻富集液中加入氫氧化鋇或氯化鋇任意一種的粉末或溶液，得到鉻酸鋇 產(chǎn)品和沉鉻后液I，沉鉻后液I可作為解析劑循環(huán)使用；
[0021] 方法二：鉻富集液中加入硫酸調(diào)節(jié)pH值至4-6之間，加入還原劑，將六價鉻離子還 原成三價鉻離子，再加入NaOH，調(diào)節(jié)pH值至7-9之間，得到氫氧化鉻產(chǎn)品和沉鉻后液II。
[0022] 本發(fā)明所述沉鉻后液II與吸附后尾液I混合或分別進行脫氨、四效蒸發(fā)處理后， 循環(huán)利用。
[0023] 本發(fā)明所述沉鉻后液II可與吸附后尾液III混合或分別進行脫氨、四效蒸發(fā)處理 后，循環(huán)利用。
[0024] 本發(fā)明所述的解析劑為l_5m〇l/LNaOH水溶液或者沉鉻后液I中的任意一種。優(yōu) 選地，首次采用l-5mol/LNaOH水溶液，之后采用前次流程得到的沉鉻后液I;優(yōu)選地，解 析劑首次采用2mol/LNaOH水溶液。
[0025] 本發(fā)明所述的沉釩過程中，堿性物質(zhì)的添加量為：按解析液中釩元素物質(zhì)的量： 堿性物質(zhì)中f丐元素物質(zhì)的量=〇. 8:1-1. 2:1加入，反應(yīng)溫度40-100°C，反應(yīng)時間0. 5-4h。
[0026] 本發(fā)明所述的沉鉻過程中，氫氧化鋇或氯化鋇任意一種的粉末或其溶液按沉釩后 液或鉻富集液中鉻元素物質(zhì)的量：含鋇物質(zhì)中鋇元素物質(zhì)的量=〇. 8:1-1. 2:1加入，反應(yīng) 溫度l〇-l〇〇°C，反應(yīng)時間0. 5-4h。
[0027] 本發(fā)明所述的沉鉻過程中，還原劑為二氧化硫、硫代硫酸鈉、亞硫酸鈉的任意一種 或幾種；還原劑按沉f凡后液或鉻富集液中鉻元素物質(zhì)的量：還原劑物質(zhì)的量=2:1-1:2加 入，反應(yīng)溫度l〇-l〇〇°C，反應(yīng)時間0. 5-4h。
[0028] 本發(fā)明所述強堿性陰離子交換纖維，對高價釩鉻離子具極強的吸附能力，可使吸 附后尾液含釩低于〇. 5mg/L，釩回收率99. 9%以上，吸附后尾液含鉻低于0. 5mg/L，鉻回收 率99. 9%以上。
[0029] 本發(fā)明所述吸附后尾液脫氨、四效蒸發(fā)處理方法為同領(lǐng)域一般技術(shù)，在此不進行 贅述。
[0030] 采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于：采用強堿陰離子交換纖維作為吸附介 質(zhì)，可有效地回收fL鉻廢水中殘留的fL鉻，吸附后尾液含銀、鉻均不超過0. 5mg/L,fU鉻回 收率均> 99. 9%，吸附后尾液經(jīng)后續(xù)處理可以返回浸出液。解析后采用分步沉淀法，進行 釩鉻組分的分離，分離得到的釩酸鈣產(chǎn)品純度可達95%以上，可直接用于作為冶煉釩鐵的 原料；鉻酸鋇產(chǎn)品純度可達96%以上，可直接作為高級染料使用；氫氧化鉻產(chǎn)品純度可達 95%以上，可作為鉻元素添加劑，引入煉鋼工藝中。沉鉻后液I可作為解析液循環(huán)使用，既 實現(xiàn)了有價元素的分離和綜合利用，又使得整個流