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CN108862323A - 利用高盐氨氮废水氟硅资源化生产氟化钠联产白炭黑 - Google Patents

利用高盐氨氮废水氟硅资源化生产氟化钠联产白炭黑 Download PDF

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CN108862323A
CN108862323A CN201810521691.8A CN201810521691A CN108862323A CN 108862323 A CN108862323 A CN 108862323A CN 201810521691 A CN201810521691 A CN 201810521691A CN 108862323 A CN108862323 A CN 108862323A
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CN
China
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wastewater
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salt
nitrogen
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CN201810521691.8A
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李广利
贺全国
刘军
罗小平
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Hunan University of Technology
Original Assignee
Hunan University of Technology
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Abstract

本发明涉及一种利用高盐氨氮废水氟硅资源化生产氟化钠的方法,其特征在于,所述的氟化钠生产以氟硅酸钠和十水碳酸钠或碳酸钠为原料,所述的十水碳酸钠是经高盐氨氮废水的碳酸钠组分结晶而成,所述反应副产物白炭黑作为氟硅酸钠制备原料;所述的氟硅酸钠是以氟硅酸和氯化钠或硫酸钠为原料复分解反应生成,所述的氯化钠或硫酸钠来自于高盐氨氮废水,所述的氟硅酸是以酸性含氟废水与白炭黑反应制得,或直接利用磷肥行业副产物氟硅酸。该方法的优点是:利用高盐氨氮废水氟硅资源化生产氟化钠联产白炭黑,显著降低废水的氨氮和盐含量,降低了废水的处理成本,同时实现了废水再利用,变废为宝,提高了经济效益。

Description

利用高盐氨氮废水氟硅资源化生产氟化钠联产白炭黑
技术领域
本发明涉及一种高浓度含盐氨氮废水处理及氟硅资源化方法生产氟化钠联产白炭黑的技术,特别适合AC发泡剂废水的处理和资源化利用。
背景技术
高浓度含盐氨氮废水是常见的工业废水,现有技术很难处理。如AC发泡剂生产大量的高浓度含盐氨氮废水,主要成分包括碳酸钠、氯化铵或/和硫酸铵、氯化钠或/和硫酸钠。AC发泡剂废水是一种高浓度的NH3-N、高浓度的无机盐、高浓度的CODcr的废水。其主要危害有:(1)造成水体富营养化现象;(2)还原态(NH3-N、NO2-N)排入水体中,因硝化作用而耗去水体中大量氧,造成水体发臭;(4)对人体及生物的毒害作用;(5)高浓度无机盐会影响水生生物的生长。水中游离氨(FA)超过1mg/L时即会使水生生物结合氧能力下降,严重时导致死亡。亚硝酸根与胺作用生成亚硝胺,具有致癌、致畸胎作用。人若饮用NO2 -超过10mg/L的水,会引发高铁血红蛋白症。高浓度含盐氨氮废水危害较大且难以处理和再生利用,目前很多企业都是将其直接排放。随着环保监管力度的加强,很多企业面临停产整顿。
CN 106745951A公布一种ADC发泡剂的生产废水处理方法:首先进行ADC废水的预处理,利用将缩合母液冷却至30 ~ 32 ℃,在0.4-0.7 MPa 下加压过滤,得到联二服固体,在20 ~ 25 ℃、湿度为10 ~15% 的环境下干燥,回收。然后进行ADC发泡剂废水深度处理,即预处理后的缩合母液经第一调节池调节水质、水量,补给30-40wt%氢氧化钠溶液后进入氨回收系统,污水中的氨氮经气提后制成液氮回收。处理后的污水流入第二调节池,氧化冲洗水经第三调节池调节水质、水量后泵入中和滤床,所述中和滤床的滤料采用石灰石,污水中的绝大部分废酸在此与滤料发生中和反应,出水为弱酸性,再与其它污水在第二调节池混合均匀,补给30-40 wt%氢氧化钠后进入氨吹脱系统,进一步脱除氨氮:吹脱后的混合污水进入反应池进行氧化反应,所述反应池内添加20-35 wt%内的双氧水作为氧化剂,以进一步去除氨氮,使废水达标排放。这种方法对高浓度氨氮和COD进行处理,但高浓度的无机盐并未处理和回收利用。
CN 104591456 A公布了一种高盐氨氮废水的处理方法,该方法采用调酸+膜蒸馏+正渗透的工艺流程。本发明针对废水的水质特点,结合低pH 下氨氮废水中的氨氮大都以NH4 +存在的特性,首先采用调酸预处理高盐氨氮废水,其次采用膜蒸馏技术浓缩处理调酸后的高盐氨氮废水,之后将高盐膜蒸馏浓水作为正渗透的驱动液,通过正渗透进料液侧原水的不断浓缩来稀释膜蒸馏浓水,当膜蒸馏浓水稀释到特定浓度时,则返回到膜蒸馏单元继续进行浓缩处理。以此循环,在高盐氨氮废水深度浓缩处理的同时,不仅可以获得大量纯净水,也解决了高盐氨氮废水处理时产生的膜蒸馏浓水难以处理问题,最大限度的提高了废水回收率,具有重要环境效益。但该方法工艺比较复杂,处理成本较高,且盐并未回收再利用。
发明内容
本发明目的在于,提供一种高浓度含盐氨氮废水处理及资源化方法,通过氟硅资源化生产氟化钠,实现了废水的再利用,明显减少了污水排放量,大幅降低高盐氨氮废水中的氨氮和盐含量,提高了经济效益。
本发明利用高盐氨氮废水氟硅资源化生产氟化钠联产白炭黑的技术方案是:
一种利用高盐氨氮废水氟硅资源化生产氟化钠的方法,其特征在于,所述的氟化钠生产以氟硅酸钠和十水碳酸钠为原料,所述的十水碳酸钠是经高盐氨氮废水的碳酸钠组分结晶而成,所述反应副产物白炭黑作为氟硅酸钠制备原料;所述的氟硅酸钠是以氟硅酸和氯化钠或硫酸钠为原料复分解反应生成,所述的氯化钠或硫酸钠来自于高盐氨氮废水,所述的氟硅酸是以含氟废气处理的产物。
进一步的技术方案是:
所述的高盐氨氮废水氟硅资源化生产氟化钠的方法,其高盐氨氮废水主要包括如下质量百分含量的组分:4%~20% 氯化铵和5~25% 氯化钠;所述的方法包括以下步骤:
(1)氨氮处理:向高盐氨氮废水中加入适量的氢氧化钠,经低温蒸发后回收反应产生的氨水,副产物氯化钠返回高盐处理后的废水中;
(2)COD处理:向上述步骤(1)中去除氨氮的所述高盐氨氮废水中加入氧化剂,进行氧化处理,得到去除COD高氯化钠含量的废水;
(3)氟硅资源化:向步骤(2)得到的去除COD的高氯化钠含量的废水中加入适量的30%氟硅酸溶液,氟硅酸溶液与废水中的氯化钠发生反应生成氟硅酸钠,过滤、洗涤得到氟硅酸钠,并以氟硅资源化得到的氟硅酸钠作为生产氟化钠联产白炭黑的原料;
(4)复分解反应:称取一定量的碳酸钠或十水碳酸钠,用母液配制成30%的碳酸钠,向碳酸钠溶液中加入氟硅酸钠,发生复分解反应,反应产物经沉降、洗涤得到氟化钠,同时联产白炭黑。
所述的高盐氨氮废水氟硅资源化生产氟化钠的方法,其高盐氨氮废水主要包括如下质量百分含量的组分:4%~20% 硫酸铵和5~25% 硫酸钠;所述的方法包括以下步骤:
(1)氨氮处理:向高盐氨氮废水中加入适量的氢氧化钠,经低温蒸发后回收反应产生的氨水,副产物硫酸钠返回高盐处理后的废水中;
(2)COD处理:向上述步骤(1)中去除氨氮的所述高盐氨氮废水中加入氧化剂,进行氧化处理,得到去除COD的高硫酸钠含量的废水;
(3)氟硅资源化:向步骤(2)得到的去除COD的高硫酸钠含量的废水中加入适量的30%氟硅酸溶液,氟硅酸溶液与废水中的硫酸钠发生反应生成氟硅酸钠,过滤、洗涤得到氟硅酸钠,并以氟硅资源化得到的氟硅酸钠作为生产氟化钠联产白炭黑的原料;
(4)复分解反应:称取一定量的碳酸钠或十水碳酸钠,用母液配制成30%的碳酸钠,向碳酸钠溶液中加入氟硅酸钠,发生复分解反应,反应产物经沉降、洗涤得到氟化钠,同时联产白炭黑。
所述的利用高盐氨氮废水氟硅资源化生产氟化钠的方法,其高盐氨氮废水组成主要包括8%-15%氯化铵和10%-20%氯化钠;或者8%-15%硫酸铵和10%-20%硫酸钠。
所述的利用高盐氨氮废水氟硅资源化生产氟化钠的方法,其高盐氨氮废水组成主要包括8%-12%氯化铵和10%-15%氯化钠;或者8%-12%硫酸铵和10%-15%硫酸钠。
所述的利用高盐氨氮废水氟硅资源化生产氟化钠的方法,其高盐氨氮废水来自ADC发泡剂生产的废水,所述的十水碳酸钠来自ADC生产废水中的碳酸钠冷冻结晶。
所述的利用高盐氨氮废水氟硅资源化生产氟化钠的方法,其氟硅酸溶液质量分数为30~45%;所述的氢氧化钠与高盐氨氮废水的质量比为1:6.67~1:33.3;所述的高盐氨氮废水与氟硅酸溶液质量比为1:0.272~1:1.902;所述的氟硅酸钠与碳酸钠的质量比为1:1.125~1:1.189。
所述的利用高盐氨氮废水氟硅资源化生产氟化钠的方法,其氟硅酸溶液质量分数为30~45%;所述的氢氧化钠与高盐氨氮废水的质量比为1:8~1:40;所述的高盐氨氮废水与氟硅酸溶液质量比为1:0.223~1:555;所述的氟硅酸钠与碳酸钠的质量比为1:1.125~1:1.190。
所述的利用高盐氨氮废水氟硅资源化生产氟化钠的方法,其步骤(4)复分解反应条件如下:反应温度为90~95 ℃,反应时间为1~1.5h,搅拌速度为3~4m/s。
所述的利用高盐氨氮废水氟硅资源化生产氟化钠的方法,其氟硅酸钠与十水碳酸钠的质量比为1:3.035~1:3.211。
本发明有益效果显著:
本发明利用高盐氨氮废水氟硅资源化生产氟化钠联产白炭黑,以高盐氨氮废水中的氯化钠或硫酸钠为原料,显著降低废水的氨氮和氯化钠或硫酸钠的含量,降低了废水的处理成本,同时实现了高盐氨氮的废水再利用,变废为宝,提高了经济效益。
附图说明
图1为高浓度含盐氨氮废水处理及氟硅资源化的技术路线。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明:
实施例1:一种利用高盐氨氮废水氟硅资源化生产氟化钠的方法:
本实施例中高盐氨氮废水包括以下质量百分含量的组分:1)20%氯化铵;2)25%氯化钠。
本实施例中的利用高盐氨氮废水生产氟化钠联产白炭黑包括以下步骤:
(1)氨氮处理:取1 kg上述废水,向废水中加入氢氧化钠150g(即氯化钠与高盐氨氮废水的质量比为1:6.67),进入氨回收系统,废水中的氨氮经低温蒸发后回收氨水;在该步骤中,高盐氨氮废水中的氯化铵组分与氢氧化钠反应生成氨水128 g和副产物氯化钠214 g,氨水经低温蒸发进行回收,副产物氯化钠返回高盐氨氮废水中。该步骤涉及的化学反应方程式为:
NH4Cl+NaOH=NaCl+NH3·H2O
(2)COD处理:向步骤(1)除去氨氮后的废水加入双氧水,进行氧化处理,除去废水中的COD;在本步骤中,双氧水能够把高盐氨氮废水中的有机物氧化,从而得到去除COD的高氯化钠含量的废水。
(3)氟硅资源化:向步骤(2)得到的去除COD的高氯化钠含量的废水中加入磷肥行业的副产物的30%氟硅酸溶液1902 g(高盐氨氮废水与氟硅酸质量比为1:1.902),氟硅酸溶液与废水中的氯化钠发生反应生成氟硅酸钠,得到氟硅酸钠涉及到的化学反应式为:
H2SiF6+2NaCl=Na2SiF6↓+2HCl
过滤、洗涤得到氟硅酸钠742 g,并以氟硅资源化得到的氟硅酸钠作为生产氟化钠联产白炭黑的原料。反应后废水中NaCl质量百分含量降低至0.5%,NH4Cl质量百分含量降至0.4%,可见废水中氨氮和氯化钠去除率高达98%,废水经过简单的二级处理就可以直接排放。
(4)复分解反应:称取 835 g碳酸钠,用母液配制成30%的碳酸钠,向碳酸钠溶液中加入氟硅酸钠742 g,即与氟硅酸钠与碳酸钠的质量比为1:1.125,反应温度为90 ℃,反应时间为1 h,搅拌速度为3 m/s,反应产物经沉降、洗涤得到氟化钠944 g,同时联产白炭黑222 g。涉及到的化学反应方程为:
Na2SiF6+2Na2CO3=6NaF↓+2SiO2+2CO2
实施例2:一种利用高盐氨氮废水氟硅资源化生产氟化钠的方法:
本实施例中高盐氨氮废水包括以下质量百分含量的组分:1)4%氯化铵;2)5%氯化钠。
本实施例中的利用高盐氨氮废水生产氟化钠联产白炭黑包括以下步骤:
(1)氨氮处理:取1 kg上述废水,向废水中加入氢氧化钠30 g(即氯化钠与高盐氨氮废水的质量比为1:33.3),进入氨回收系统,废水中的氨氮经低温蒸发后回收氨水;在该步骤中,高盐氨氮废水中的氯化铵组分与氢氧化钠反应生成氨水25.6 g和副产物氯化钠42.8g,氨水经低温蒸发进行回收,副产物氯化钠返回高盐氨氮废水中。该步骤涉及的化学反应方程式为:
NH4Cl+NaOH=NaCl+NH3·H2O
(2)COD处理:向步骤(1)除去氨氮后的废水通入氯气,进行氧化处理,除去废水中的COD;在本步骤中,氯气能够把高盐氨氮废水中的有机物氧化,从而得到去除COD的高氯化钠含量的废水中。
(3)氟硅资源化:向步骤(2)得到的去除COD的高氯化钠含量的废水中加入磷肥行业的副产物的45%氟硅酸溶液272 g(即高盐氨氮废水与氟硅酸质量比为1:0.272),氟硅酸溶液与废水中的氯化钠发生反应生成氟硅酸钠,得到氟硅酸钠涉及到的化学反应式为:
H2SiF6+2NaCl=Na2SiF6↓+2HCl
过滤、洗涤得到氟硅酸钠148 g,并以氟硅资源化得到的氟硅酸钠作为生产氟化钠联产白炭黑的原料。反应后废水中NaCl质量百分含量降低至0.45%, NH4Cl质量百分含量降至0.50%,废水经过简单的二级处理就可以直接排放。
(4)复分解反应:称取 176 g碳酸钠,用母液配制成50%的碳酸钠,向碳酸钠溶液中加入氟硅酸钠148 g,即与氟硅酸钠与碳酸钠的质量比为1:1.189,反应温度为95℃,反应时间为1.5 h,搅拌速度为4 m/s,反应产物经沉降、洗涤得到氟化钠186 g,同时联产白炭黑44.2 g。涉及到的化学反应方程为:
Na2SiF6+2Na2CO3=6NaF↓+2SiO2+2CO2
实施例3:一种利用高盐氨氮废水氟硅资源化生产氟化钠的方法:
本实施例中高盐氨氮废水包括以下质量百分含量的组分:1)12%氯化铵;2)15%氯化钠。
本实施例中的利用高盐氨氮废水生产氟化钠联产白炭黑包括以下步骤:
(1)氨氮处理:取1 kg上述废水,向废水中加入氢氧化钠90 g(即氢氧化钠与高盐氨氮废水的质量比为1:11.1),进入氨回收系统,废水中的氨氮经低温蒸发后回收氨水;在该步骤中,高盐氨氮废水中的氯化铵组分与氢氧化钠反应生成氨水76.8和副产物氯化钠128 g,氨水经低温蒸发进行回收,副产物氯化钠返回高盐氨氮废水中。该步骤涉及的化学反应方程式为:
NH4Cl+NaOH=NaCl+NH3·H2O
(2)COD处理:向步骤(1)除去氨氮后的废水加入次氯酸钠,进行氧化处理,除去废水中的COD;在本步骤中,次氯酸钠能够把高盐氨氮废水中的有机物氧化,从而得到去除COD的高氯化钠含量的废水中。
(3)氟硅资源化:向步骤(2)得到的去除COD的高氯化钠含量的废水中加入磷肥行业的副产物的40%氟硅酸溶液857 g(即高盐氨氮废水与氟硅酸质量比为1:0.857),氟硅酸溶液与废水中的氯化钠发生反应生成氟硅酸钠,得到氟硅酸钠涉及到的化学反应式为:
H2SiF6+2NaCl=Na2SiF6↓+2HCl
过滤、洗涤得到氟硅酸钠445 g,并以氟硅资源化得到的氟硅酸钠作为生产氟化钠联产白炭黑的原料。反应后废水中NaCl质量百分含量降低至0.42%, NH4Cl质量百分含量降至0.48%,废水经过简单的二级处理就可以直接排放。
(4)复分解反应:称取 517 g碳酸钠,用母液配制成40%的碳酸钠,向碳酸钠溶液中加入氟硅酸钠445 g,即与氟硅酸钠与碳酸钠的质量比为1:1.162,反应温度为90 ℃,反应时间为1.2 h,搅拌速度为3.5 m/s,反应产物经沉降、洗涤得到氟化钠553 g,同时联产白炭黑131 g。涉及到的化学反应方程为:
Na2SiF6+2Na2CO3=6NaF↓+2SiO2+2CO2
实施例4:一种利用高盐氨氮废水氟硅资源化生产氟化钠的方法:
本实施例中高盐氨氮废水包括以下质量百分含量的组分:1)20%硫酸铵;2)25%硫酸钠。
本实施例中的利用高盐氨氮废水生产氟化钠联产白炭黑包括以下步骤:
(1)氨氮处理:取1 kg上述废水,向废水中加入氢氧化钠125g(即氢氧化钠与废水的质量比为1:8),进入氨回收系统,废水中的氨氮经低温蒸发后回收氨水;在该步骤中,高盐氨氮废水中的硫酸铵组分与氢氧化钠反应生成氨水104 g和副产物硫酸钠210 g,氨水经低温蒸发进行回收,副产物硫酸钠返回高盐氨氮废水中。该步骤涉及的化学反应方程式为:
(NH4)2SO4+2NaOH=Na2SO4+2NH3·H2O
(2)COD处理:向步骤(1)除去氨氮后的废水加入次氯酸钙,进行氧化处理,除去废水中的COD;在本步骤中,次氯酸钙能够把高盐氨氮废水中的有机物氧化,从而得到去除COD的高氯化钠含量的废水中。
(3)氟硅资源化:向步骤(2)得到的去除COD的高氯化钠含量的废水中加入磷肥行业的副产物的30%氟硅酸溶液1555 g(高盐氨氮废水与氟硅酸质量比为1:1.555),氟硅酸溶液与废水中的硫酸钠发生反应生成氟硅酸钠,得到氟硅酸钠涉及到的化学反应式为:
H2SiF6+Na2SO4=Na2SiF6↓+H2SO4
过滤、洗涤得到氟硅酸钠605 g,并以氟硅资源化得到的氟硅酸钠作为生产氟化钠联产白炭黑的原料。反应后废水中NaCl质量百分含量降低至0.5%, NH4Cl质量百分含量降至0.4%,可见废水中氨氮和氯化钠去除率高达98%,废水经过简单的二级处理就可以直接排放。
(4)复分解反应:称取 680.8 g碳酸钠,用母液配制成30%的碳酸钠,向碳酸钠溶液中加入氟硅酸钠605 g,即与氟硅酸钠与碳酸钠的质量比为1:1.125,反应温度为90 ℃,反应时间为1 h,搅拌速度为3 m/s,反应产物经沉降、洗涤得到氟化钠77.1 g,同时联产白炭黑18.2 g。涉及到的化学反应方程为:
Na2SiF6+2Na2CO3=6NaF↓+2SiO2+2CO2
实施例5:一种利用高盐氨氮废水氟硅资源化生产氟化钠的方法:
本实施例中高盐氨氮废水包括以下质量百分含量的组分:1)4%硫酸铵;2)5%硫酸钠。
本实施例中的利用高盐氨氮废水生产氟化钠联产白炭黑包括以下步骤:
(1)氨氮处理:取1 kg上述废水,向废水中加入氢氧化钠25 g(即氢氧化钠与高盐氨氮废水的质量比为1:40),进入氨回收系统,废水中的氨氮经低温蒸发后回收氨水;在该步骤中,高盐氨氮废水中的硫酸铵组分与氢氧化钠反应生成氨水20.8 g和副产物硫酸钠42.0g,氨水经低温蒸发进行回收,副产物硫酸钠返回高盐氨氮废水中。该步骤涉及的化学反应方程式为:
(NH4)2SO4+2NaOH=Na2SO4+2NH3·H2O
(2)COD处理:向步骤(1)除去氨氮后的废水通入氯气,进行氧化处理,除去废水中的COD;在本步骤中,氯气能够把高盐氨氮废水中的有机物氧化,从而得到去除COD的高氯化钠含量的废水中。
(3)氟硅资源化:向步骤(2)得到的低COD高氯化钠含量的废水中加入磷肥行业的副产物的45%氟硅酸溶液223 g(即高盐氨氮废水与氟硅酸质量比为1:0.223),氟硅酸溶液与废水中的硫酸钠发生反应生成氟硅酸钠,得到氟硅酸钠涉及到的化学反应式为:
H2SiF6+Na2SO4=Na2SiF6↓+H2SO4
过滤、洗涤得到氟硅酸钠121 g,并以氟硅资源化得到的氟硅酸钠作为生产氟化钠联产白炭黑的原料。反应后废水中NaCl质量百分含量降低至0.45%, NH4Cl质量百分含量降至0.50%,废水经过简单的二级处理就可以直接排放。
(4)复分解反应:称取 144 g碳酸钠,用母液配制成50%的碳酸钠,向碳酸钠溶液中加入氟硅酸钠121 g,即与氟硅酸钠与碳酸钠的质量比为1:1.190,反应温度为95 ℃,反应时间为1.5 h,搅拌速度为4 m/s,反应产物经沉降、洗涤得到氟化钠152 g,同时联产白炭黑41.2 g。涉及到的化学反应方程为:
Na2SiF6+2Na2CO3=6NaF↓+2SiO2+2CO2
实施例6:一种利用高盐氨氮废水氟硅资源化生产氟化钠的方法:
本实施例中高盐氨氮废水包括以下质量百分含量的组分:1)12%硫酸铵;2)15%硫酸钠。
本实施例中的利用高盐氨氮废水生产氟化钠联产白炭黑包括以下步骤:
(1)氨氮处理:取1 kg上述废水,向废水中加入氢氧化钠75 g(即氢氧化钠与高盐氨氮废水的质量比为1:13.3),进入氨回收系统,废水中的氨氮经低温蒸发后回收氨水;在该步骤中,高盐氨氮废水中的硫酸铵组分与氢氧化钠反应生成氨水和副产物硫酸钠,氨水经低温蒸发进行回收,副产物硫酸钠返回高盐氨氮废水中。该步骤涉及的化学反应方程式为:
(NH4)2SO4+2NaOH=Na2SO4+2NH3·H2O
(2)COD处理:向步骤(1)除去氨氮后的废水通入氯气,进行氧化处理,除去废水中的COD;在本步骤中,氯气能够把高盐氨氮废水中的有机物氧化,从而得到低COD高氯化钠含量的废水中。
(3)氟硅资源化:向步骤(2)得到的低COD高氯化钠含量的废水中加入磷肥行业的副产物的40%氟硅酸溶液576 g(即废水与氟硅酸质量比为1:0.576),氟硅酸溶液与废水中的硫酸钠发生反应生成氟硅酸钠,得到氟硅酸钠涉及到的化学反应式为:
H2SiF6+Na2SO4=Na2SiF6↓+H2SO4
过滤、洗涤得到氟硅酸钠362 g,并以氟硅资源化得到的氟硅酸钠作为生产氟化钠联产白炭黑的原料。反应后废水中NaCl质量百分含量降低至0.42%, NH4Cl质量百分含量降至0.48%,废水经过简单的二级处理就可以直接排放。
(4)复分解反应:称取 423 g碳酸钠,用母液配制成40%的碳酸钠,向碳酸钠溶液中加入氟硅酸钠362 g,即与氟硅酸钠与碳酸钠的质量比为1:1.168,反应温度为90 ℃,反应时间为1.2 h,搅拌速度为3.5 m/s,反应产物经沉降、洗涤得到氟化钠451 g,同时联产白炭黑107 g。涉及到的化学反应方程为:
Na2SiF6+2Na2CO3=6NaF↓+2SiO2+2CO2
实施例7:与实施例1-6不同在于:步骤(5)采用十水碳酸钠代替碳酸钠,所述的十水碳酸钠的质量按照它们的相对分子质量的比例关系进行计算,即十水碳酸钠折合成碳酸钠与氟硅酸钠相同。所述的十水碳酸钠来自ADC发泡剂生产废水中的碳酸钠的冷冻结晶。
实施例8:与实施例1-6不同在于,所述的氟硅酸是以酸性含氟废水与白炭黑反应制得,反应方程式为6HF+SiO2=H2SiF6+2H2O,所述的白炭黑来自高盐氨氮废水生产氟化钠的副产物。
由实施例1-8利用高盐氨氮废水氟硅资源化制备氟化钠和白炭黑,氟化钠复合白炭黑能达到橡胶工业使用要求(HG/T 3061-2009),NaF达到一级品标准(YS/T 517-2009)。
需要说明的是,以上实施例的讨论仅为示例性的。在本发明的思路下,以上实施例中的技术特征之间也可以进行组合,步骤可以以任意顺序实现,并在如上所述的本发明的不同方面的许多其他变化,为了简明并未提供细节。因此,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何省略、修改、等同替换、改进等,均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种利用高盐氨氮废水氟硅资源化生产氟化钠的方法,其特征在于,所述的氟化钠生产以氟硅酸钠和十水碳酸钠或碳酸钠为原料,所述的十水碳酸钠是经高盐氨氮废水的碳酸钠组分结晶而成,所述反应副产物白炭黑作为氟硅酸钠制备原料;所述的氟硅酸钠是以氟硅酸和氯化钠或硫酸钠为原料复分解反应生成,所述的氯化钠或硫酸钠来自于高盐氨氮废水,所述的氟硅酸是以酸性含氟废水与白炭黑反应制得,或直接利用磷肥行业副产物氟硅酸。
2.根据权利要求1所述的高盐氨氮废水氟硅资源化生产氟化钠的方法,其特征在于,所述高盐氨氮废水主要包括如下质量百分含量的组分:4%~20% 氯化铵和5~25% 氯化钠;所述的方法包括以下步骤:
(1)氨氮处理:向高盐氨氮废水中加入适量的氢氧化钠,经低温蒸发后回收反应产生的氨水,副产物氯化钠返回高盐处理后的废水中;
(2)COD处理:向上述步骤(1)中去除氨氮的所述高盐氨氮废水中加入氧化剂,进行氧化处理,得到去除COD高氯化钠含量的废水;
(3)氟硅资源化:向步骤(2)得到的去除COD的高氯化钠含量的废水中加入适量的30%氟硅酸溶液,氟硅酸溶液与废水中的氯化钠发生反应生成氟硅酸钠,过滤、洗涤得到氟硅酸钠,并以氟硅资源化得到的氟硅酸钠作为生产氟化钠联产白炭黑的原料;
(4)复分解反应:称取一定量的碳酸钠或十水碳酸钠,用母液配制成30%的碳酸钠,向碳酸钠溶液中加入氟硅酸钠,发生复分解反应,反应产物经沉降、洗涤得到氟化钠,同时联产白炭黑。
3.根据权利要求1所述的高盐氨氮废水氟硅资源化生产氟化钠的方法,其特征在于,所述高盐氨氮废水主要包括如下质量百分含量的组分:4%~20% 硫酸铵和5~25% 硫酸钠;所述的方法包括以下步骤:
(1)氨氮处理:向高盐氨氮废水中加入适量的氢氧化钠,经低温蒸发后回收反应产生的氨水,副产物硫酸钠返回高盐处理后的废水中;
(2)COD处理:向上述步骤(1)中去除氨氮的所述高盐氨氮废水中加入氧化剂,进行氧化处理,得到去除COD的高硫酸钠含量的废水;
(3)氟硅资源化:向步骤(2)得到的去除COD的高硫酸钠含量的废水中加入适量的30%氟硅酸溶液,氟硅酸溶液与废水中的硫酸钠发生反应生成氟硅酸钠,过滤、洗涤得到氟硅酸钠,并以氟硅资源化得到的氟硅酸钠作为生产氟化钠联产白炭黑的原料;
(4)复分解反应:称取一定量的碳酸钠或十水碳酸钠,用母液配制成30%的碳酸钠,向碳酸钠溶液中加入氟硅酸钠,发生复分解反应,反应产物经沉降、洗涤得到氟化钠,同时联产白炭黑。
4.根据权利要求1所述的利用高盐氨氮废水氟硅资源化生产氟化钠的方法,所述的高盐氨氮废水组成主要包括8%-15%氯化铵和10%-20%氯化钠;或者8%-15%硫酸铵和10%-20%硫酸钠。
5.根据权利要求1所述的利用高盐氨氮废水氟硅资源化生产氟化钠的方法,其特征在于,所述的高盐氨氮废水组成主要包括8%-12%氯化铵和10%-15%氯化钠;或者8%-12%硫酸铵和10%-15%硫酸钠。
6.根据权利要求2或3所述的利用高盐氨氮废水氟硅资源化生产氟化钠的方法,其高盐氨氮废水来自ADC发泡剂生产的废水,所述的十水碳酸钠来自ADC生产废水中的碳酸钠冷冻结晶。
7.根据权利要求2所述的利用高盐氨氮废水氟硅资源化生产氟化钠的方法,其特征在于,所述的氟硅酸溶液质量分数为30 ~ 45%;所述的氢氧化钠与高盐氨氮废水的质量比为1:6.67 ~ 1:33.3;所述的高盐氨氮废水与氟硅酸溶液质量比为1:0.272 ~ 1:1.902;所述的氟硅酸钠与碳酸钠的质量比为1:1.125 ~ 1:1.189。
8.根据权利要求2所述的利用高盐氨氮废水氟硅资源化生产氟化钠的方法,其特征在于,所述的氟硅酸溶液质量分数为30~45%;所述的氢氧化钠与高盐氨氮废水的质量比为1:8~1:40;所述的高盐氨氮废水与氟硅酸溶液质量比为1:0.223~1:555;所述的氟硅酸钠与碳酸钠的质量比为1:1.125~1:1.190。
9.根据权利要求1所述的利用高盐氨氮废水氟硅资源化生产氟化钠的方法,其特征在于,所述的步骤(4)复分解反应条件如下:反应温度为90 ~ 95 ℃,反应时间为1 ~ 1.5 h,搅拌速度为3 ~ 4m/s。
10.根据权利要求1所述的利用高盐氨氮废水氟硅资源化生产氟化钠的方法,其特征在于,所述的氟硅酸钠与十水碳酸钠的质量比为1:3.035~1:3.211。
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