镀锌行业酸洗废液中重金属锌的去除研究

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我国是世界生产和消耗镀锌产品的大国,在镀锌产品生产的同时,会产生大量的含锌酸洗废液。由于重金属锌和铁在金属活性表上的排序接近,且相对原子质量相差不大,因此,在实现酸洗废液资源化利用的过程中,重金属锌的去除一直是研究难点。论文对磷酸盐沉淀法和磷酸三丁酯(TBP)萃取法去除酸洗废液中重金属锌进行了研究,磷酸盐沉淀法探究了各影响因素pH、磷酸盐投加量等对除锌效果的影响,磷酸三丁酯萃取法探究了影响因素萃取时间、盐酸含量、相比(O/A)、萃取级数以及这些影响因素对TBP萃锌负荷和TBP的循环再生能力的影响。研究结果如下:(1)酸洗废液制备混凝剂过程中,通常采用磷酸盐做稳定剂。利用磷酸盐沉淀法协同去除酸洗废液中锌,可发挥磷酸盐的双重作用,实现锌去除的同时多余的磷酸盐又可起到稳定剂的作用,且不会带入新的污染物。在磷酸盐沉淀法去除氯化亚铁溶液(Fe2+含量10%)中Zn2+的研究中,模拟废液初始锌浓度分别为5 g/L、10 g/L、20 g/L、50 g/L时,酸洗废液最佳除锌反应条件分别为:pH值为1.3、1.3、1.2、1.0,投加量采用锌与磷酸根(Zn2+/PO43-)的摩尔比表示(简称投加量摩尔比),分别为1:1、1:0.67、1:0.56、1:0.56,反应温度均为30℃,反应时间均为60 min,Zn2+的去除率分别为40.3%、36.3%、30.5%、26.7%;相同条件下,采用磷酸盐沉淀法处理实际酸洗废液,Zn2+去除率分别为40.8%、35.9%、30.0%、27.0%。因此,当锌含量低于20 g/L时,宜在利用酸洗废液制备氯化铁之前,采用磷酸盐沉淀法去除酸洗废液中的Zn2+。在磷酸盐沉淀法对去除氯化铁溶液(Fe3+含量10%)中Zn2+的研究中,模拟废液锌浓度为5 g/L、10 g/L、20 g/L、50 g/L时的最佳反应条件是:pH值分别为0.9、0.9、0.9、1.0,投加量摩尔比(Zn2+/PO43-)分别为1:2、1:1、1:1、1:0.8,反应时间均为60 min,反应温度均为30℃,Zn2+的去除率分别为25.2%、27.3%、35.6%、49.5%;相同条件下,采用磷酸盐沉淀法处理实际酸洗废液,Zn2+的去除率分别为24.6%、28.2%、34.6%、49.2%。因此,当锌含量高于20g/L时,宜在利用酸洗废液制备氯化铁之后,再采用磷酸盐沉淀法去除酸洗废液中的Zn2+。(2)在磷酸三丁酯法对去除氯化亚铁溶液(Fe2+含量10%)中Zn2+的研究中,模拟废液锌浓度为50 g/L时的最佳反应条件是:盐酸含量5%,萃取时间6min,3级萃取(1级萃取相比为1:1,2、3级萃取相比0.5:1),1级萃取后,Zn2+的去除率即达到了79.1%,此时,TBP的萃锌负荷为39.55 g/L,3级萃取后,对Zn2+的去除率可高达99.9%。相同试验条件下,TBP对实际酸洗废液的除锌效果与模拟液一致,1级萃取后,Zn2+的去除率达到了79.3%,3级萃取后,Zn2+的去除率达到100%。TBP的萃锌负荷与相比呈负相关,与初始锌浓度呈正相关,与萃取级数呈负相关,但分级萃取效果优于单级萃取效果,但分级萃取级数不宜过多。利用7.5%的氢氧化钠溶液,在相比(O/A)为1:1、反萃时间6 min、1级萃取条件下,对萃锌后的TBP溶液进行反萃试验,反萃效果达到100%,且反萃后的TBP仍具备较好的萃取能力。
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