废酸资源回收治理

在钢铁、冶金和电镀等工业中，金属的表面处理是必不可少的。如在钢铁工业中，钢材放置时间过长其表面会有铁锈和氧化铁皮生成，为了对钢材进行诸如冷轧、表面镀层以及表面涂层等下一步加工，需要把表面的氧化铁皮和铁锈除掉，氧化铁皮和铁锈的主要成分包括四氧化三铁、氧化铁和氧化亚铁。去除氧化铁皮和铁锈的方法主要包括机械处理法、中性电解去鳞法以及酸洗处理法等，由于铁的氧化物容易和酸发生反应，因此酸洗处理法是最常用的处理方法。酸洗过程中，酸与铁的氧化物以及基体铁反应逐渐被消耗，同时酸中的亚铁和铁离子的浓度逐渐增高，当酸洗液中的亚铁和铁离子浓度达到一定值后，酸洗效率会变得很差，酸洗液就不能再使用，从而变成酸洗废液。酸洗废液不仅来源于钢铁行业，在金属制品加工、电镀、冶金等工业生产过程中，都会用到酸洗这道工序，因此这些行业每年都会产生大量的酸洗废液。目前常用的酸洗剂主要有盐酸、硫酸、硝酸和氢氟酸，根据酸洗的对象、酸洗液的种类以及对产品的需求不同，酸洗废液的成分、酸度以及金属离子浓度也会有差异，酸洗废液中主要含有 H⁺、Cl^-、SO₄^2-、Fe²⁺、Fe³⁺、Cu²⁺、Ni²⁺、Zn²⁺等离子。随着经济的发展和人们对物质的要求越来越高，因而对金属和金属加工制品的需求也在不断增加，从而带动了钢铁、电镀和金属加工等工业的发展，因此每天产生的酸洗废液仍在不断增多。
酸洗废液的特点是废液量大，酸和金属离子浓度高，直接排放会造成很大的危害。首先当酸洗废液排入下水道后，由于废液具有强的酸腐蚀性会破坏管道结构；其次当酸洗废液进入到水体后，废液中的重金属离子会污染水源，同时残酸会和水体中的碳酸钙发生反应破坏水体的酸碱平衡，从而不利于鱼类等动物的生存；最后当酸洗废液渗入到土壤中会使土质损坏，从而影响农作物生长。综上，直接排放酸洗废液不仅会对环境造成严重的危害，同时也浪费了酸洗废液中的可循环利用的资源，这都不符合我国可持续绿色发展的战略要求。
1.常规酸洗废液处理技术
由于酸洗废液存在的危害，需对其进行妥善和慎重的处理，目前常规酸洗废液的方法主要有以下几种：
（1）中和沉淀法
中和沉淀法是指向废酸中添加生石灰等碱性试剂，与酸洗废液中的游离酸进行中和反应，并使金属离子沉淀，经多级沉淀分离，再用酸调节废液的 PH 值至 5.6~6.5 之间，达到国家规定标准后进行排放，其涉及的化学反应主要有以下：
2HCl+Ca(OH)₂=CaCl₂+2H₂O
2FeCl₂+2Ca(OH)₂+H₂O+1/2O₂=2Fe(OH)₃+2CaCl₂
中和沉淀法处理废酸具有原理简单、操作方便等优点，但其仍存在一些缺陷，一方面其处理过程需消耗大量的碱性中和剂，并且废酸中大量的游离酸被中和消耗，浪费了资源，另一方面处理过程还会产生很多泥渣，造成二次污染，因此还需进行二次处理，一般是通过将泥渣送到废料场进行填埋或送到回收站进行加工后再利用，这都需要耗费大量的资源。
（2）高温焙烧法
高温焙烧法是一种资源化处理废酸的方法，主要用于盐酸酸洗废液的处理，它能够同时回收废酸中的盐酸和铁等资源，其原理是酸洗废液中残留的盐酸在高温下蒸发变成蒸汽，而亚铁盐则在高温和有充足水蒸气、适量氧气的气氛中定量水解生成氧化铁和氯化氢，其反应方程式如下：
4FeCl₂+O2+H₂O→Fe₂O₃+8HCl
高温焙烧法处理废酸具有废液处理量大、产生的废弃物少、资源回收率高等优点，不仅能回收高浓度的酸，将其直接回用到酸洗工艺中，同时还能回收废酸中的金属得到氧化铁，将其用做冶炼以及生产磁性材料和颜料。但高温焙烧法处理废酸仍存在一些缺点，如处理工艺复杂，需要使用的设备较多，对设备的耐腐蚀性要求高，因此设备投资成本大，运行费用高，比较适合于大型钢铁企业，而限制了在一些中小型企业中的应用。
（3）蒸发法
蒸发法是一种能够分离酸和金属盐的废酸处理方法，主要用于易挥发性酸（如盐酸）的回收，其原理是通过加热使酸挥发变成蒸汽再经冷凝从而得到酸液，而金属盐则留在母液中，通过冷却结晶与母液进行分离。
蒸发法能够有效回收废酸中的金属盐和游离酸，但蒸发法处理废酸的工艺过程需要较高的温度，而且酸洗废液具有较强的酸腐蚀性，因此对设备的耐腐蚀要求高。此外，蒸发法得到的酸浓度较低，且设备维护费用高，因而在实际应用中还是有一定的局限性。
（4）溶剂萃取法
溶剂萃取法是利用酸洗废液中各组分在互不相溶的溶剂中分配系数的不同，将金属离子从酸洗废液中萃取出来，从而实现酸与金属离子的分离。溶剂萃取法处理废酸具有一些优点，如在常温下就能进行，而且能耗低。但高效的萃取剂一般多为含毒性的有机溶剂，而且处理过程需用使用大量的萃取剂，成本高。
2、海普定制化工艺简介：
江苏海普功能材料有限公司地处苏州工业园区，是一家以特种吸附剂、催化剂为核心技术，配套应用工艺开发、技术服务、工程实施等，为客户解决相关环保难题的国家高新技术企业。海普的技术团队分别于2013年、2015年获得苏州工业园区领军人才奖，2015年获得姑苏领军人才奖，江苏海普功能材料有限公司于2015年、2018年连续两次被评为国家高新技术企业，2018获批为苏州市吸附与催化功能纳米材料工程技术研究中心。江苏海普功能材料有限公司在吸附材料处理方面具有领先的技术水平，配套的吸附处理工艺高效、稳定，为国内多家行业龙头企业解决了多项环保难题。
海普吸附工艺的原理是利用我公司开发的特种吸附材料对要去除的组分或物质进行选择性吸附，当吸附饱和时，再利用特定的脱附剂对吸附材料进行脱附处理，使吸附材料得以再生，如此不断循环进行，吸附法处理废酸常规工艺见下图。
吸附处理废酸工艺图  
吸附处理废酸工艺流程 采用海普的吸附工艺处理废酸时，废酸先经过精滤系统，将废酸中的细微悬浮物和细小颗粒物截留，防止杂质进入吸附材料中，影响吸附性能。精滤后的废酸再进入装有特种吸附材料的吸附塔进行吸附，吸附饱和后，对吸附材料进行脱附再生处理，吸附材料再生后可重复使用，吸附出酸客户回收使用
工艺处理效果：采用吸附工艺处理废酸，利用特种吸附剂吸附可以有效的降低废酸中的金属离子浓度。江苏某企业的废酸经吸附处理后，处理效果表明采用吸附处理，废酸中的金属离子效果明显，满足客户要求，具体数据见下表。
表1吸附进出酸数据

指标	铁（mg/L）	钙（mg/L）	镁（mg/L）
吸附进酸	2410	445	314
吸附出酸1	820	74	10
吸附出酸2	902	~43	~16
吸附出酸3	908	~34	~16

处理效果图：从左往右分别是原酸、吸附出酸
工艺的核心优势：
目前对于废酸回收的方法无论是从处理效果还是其操作成本都有各自的缺陷。吸附法相比而言具有以下几点优势：
（1）对企业现场产生的废酸采样样品进行实验，以科技为基础，实验为依据来设计吸附工艺，工艺之间的匹配度100%。
（2）设备占地节省、结构紧凑，土建和设备投资少；脱附剂多次套用、逐级提浓，药剂利用率高，运行费用低。
（3）可实现模块组件形式，能根据生产能力灵活调节，安装方便。
（4）工艺先进、成熟，无二次污染，有强大的技术支持和丰富的工程应用经验。