含硫酸钠废水的除钠方法
【专利摘要】本发明提供了一种含硫酸钠废水的除钠方法，以Na2O计废水中的含钠量不小于0.5g/L；包括：向酸性的废水中加入设定量的含Fe3+的脱钠剂；使含Fe3+的脱钠剂与废水在设定温度下反应设定时间，生成析出于废水的NaFe3(SO4)2(OH)6固体；分离废水和Na?Fe3(SO4)2(OH)6。本发明提供的含硫酸钠废水的除钠方法，可实现低浓度含硫酸钠废水中钠的高效脱除，经脱钠反应后，以Na2O计废水中的Na+浓度在0.5g/L以下；该方法脱钠效果好，无污染，且工艺条件温和、操作简单；废水经脱除硫酸钠后获得的低钠液可返回生产系统再次利用，或经简单处理后外排，不会对环境造成污染。
【专利说明】含硫酸钠废水的除钠方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及工业水处理【技术领域】，更具体而言，涉及一种含硫酸钠废水的除钠方法。
【背景技术】
[0002]低浓度含硫酸钠的废水(以Na2O计废水中的含钠量为0.5~10g/L)是工业常见废水之一，如化工冶金工业生产过程中常用硫酸或碱(氢氧化钠或碳酸钠)进行pH值调整，即会产生较大量的硫酸钠稀溶液。这类废水难以回用，也达不到废水外排的国家标准(以Na2O计废水中的含钠量小于0.5g/L允许排放)，如直接排放，渗入地下长期积累，会造成土地盐碱化，并使地下水源中S042_含量逐年增加，为此必须妥善处理后才能排放。
[0003]目前含钠盐废水处理的工艺主要有:钡盐/钙盐法、膜法、浓缩蒸发法和生物法等。钡盐/钙盐法药剂耗量大，成本高；膜工艺法在处理矿坑水等低盐水方面有优势，但对于高浓度盐水，存在渗透压过大和产水率过低的问题，经济性较差；浓缩蒸发法是将硫酸钠浓缩成晶体后再出售或进一步处理，是目前废水达标处理的常用工艺，但当硫酸Na+浓度低时能耗大、运行费用高。
[0004]相关技术提出了一种采用阳离子交换膜电解硫酸钠的方法，电解后产生硫酸和氢氧化钠，硫酸可用于选矿和处理一些碱性物质，氢氧化钠可直接返回生产，进行原矿的预处理。该方法流程短、设备简单、有效解决了硫酸钠废水的处理问题，但电解运行成本较高。
[0005]相关技术还提出了一种采用含氟酸和含硅添加剂作为脱钠剂脱除高钠盐废水中钠的方法，溶液中加入脱钠剂反应后，再加入萃取剂进入搅拌萃取，静置分层后，萃取净化后的废水。该方法使用的脱钠剂不污染环境，不仅有效降低了盐含量，而且溶液中氟离子不超标。但该方法流程较长，操作复杂。
[0006]因此，本领域的技术人员需要开发一种操作简单、工艺流程短、脱钠效率高的综合处理硫酸钠废水的方法。
【发明内容】
[0007]本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。
[0008]为此，本发明提供了一种含硫酸钠废水的除钠方法，该方法脱钠效果好，无污染，且工艺条件温和、操作简单；废水经脱除硫酸钠后获得的低钠液可返回生产系统再次利用，或经简单处理后外排，不会对环境造成污染。
[0009]本发明提供了一种含硫酸钠废水的除钠方法，以Na2O计所述废水中的含钠量不小于0.5g/L ;包括:
[0010]步骤104，向酸 性的所述废水中加入设定量的含Fe3+的脱钠剂；
[0011]步骤106，使含Fe3+的所述脱钠剂与所述废水在设定温度下反应设定时间，生成析出于所述废水的Na Fe3(SO4)2(OH)6固体；
[0012]步骤108，分离所述废水和所述Na Fe3(SO4)2(OH)60[0013]本发明提供的含硫酸钠废水的除钠方法，可实现低浓度含硫酸钠废水中钠的高效脱除，经脱钠反应后，以Na2O计废水中的Na+浓度在0.5g/L以下；该方法脱钠效果好，无污染，且工艺条件温和、操作简单；废水经脱除硫酸钠后获得的低钠液可返回生产系统再次利用，或经简单处理后外排，不会对环境造成污染。
[0014]含硫酸钠废水的除钠方法为:特定酸性的硫酸钠废水在一定温度下加入一定量三价铁盐作为脱钠剂进行反应，反应后经固液分离得到黄钠铁矾固体和低钠液(即:完成脱钠反应后的废水)。
[0015]其中:黄钠铁矾生成机制为:在一定的温度、酸度以及有三价铁盐存在的条件下，可使溶液中的Na+形成黄钠铁矾沉淀，从而除去溶液中的硫酸钠。
[0016]根据本发明的一个实施例，所述含硫酸钠废水的除钠方法还包括:步骤102，采用调节剂将所述废水调节至设定酸性。
[0017]根据本发明的一个实施例，所述步骤102中，所述调节剂为H2SO4溶液、HCl溶液或NaOH溶液，调节后的所述废水的PH值为1.5~4。
[0018]根据本发明的一个实施例，所述步骤106中，含Fe3+的所述脱钠剂与所述废水的反应式为:3Fe3++2S042>Na++6H20-Na Fe3 (SO4) 2 (OH) 6+6H+。
[0019]根据本发明的一个实施例，所述步骤104中，设定量的所述脱钠剂中的Fe3+的摩尔量与所述废水中的Na+的摩尔量之比为3~3.6:1。
[0020]根据本发明的一个实施例，所述步骤104中，所述脱钠剂为Fe2 (SO4)3或Fe (OH) 3°
[0021]根据本发明的一个实施例，所述步骤106中，反应的所述设定温度为80~100°C。
[0022]根据本发明的一个实施例，所述步骤106中，反应的所述设定时间为I~3h。
[0023]根据本发明的一个实施例，所述步骤108中，采用固液分离方法分离出所述NaFe3(SO4)2(OH)60
[0024]根据本发明的一个实施例，以Na2O计所述废水中的含钠量为0.5~10g/L。
[0025]本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中:
[0027]图1是本发明所述含硫酸钠废水的除钠方法一实施例的流程图；
[0028]图2是本发明所述含硫酸钠废水的除钠方法另一实施例的流程图。
【具体实施方式】
[0029]为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和【具体实施方式】对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0030]在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
[0031]本发明提供的含硫酸钠废水的除钠方法，以Na2O计所述废水中的含钠量不小于
0.5g/L ;如图1所示,包括:
[0032]步骤104，向酸性的所述废水中加入设定量的含Fe3+的脱钠剂；
[0033]步骤106，使含Fe3+的所述脱钠剂与所述废水在设定温度下反应设定时间，生成析出于所述废水的Na Fe3(SO4)2(OH)6固体；
[0034]步骤108，分离所述废水和所述Na Fe3 (SO4) 2 (OH)60
[0035]本发明提供的含硫酸钠废水的除钠方法，可实现低浓度含硫酸钠废水中钠的高效脱除，经脱钠反应后，以Na2O计废水中的Na+浓度在0.5g/L以下；该方法脱钠效果好，无污染，且工艺条件温和、操作简单；废水经脱除硫酸钠后获得的低钠液可返回生产系统再次利用，或经简单处理后外排，不会对环境造成污染。
[0036]简而言之，本发明给出的含硫酸钠废水的除钠方法为:特定酸性的硫酸钠废水在一定温度下加入一定量三价铁盐作为脱钠剂进行反应，反应后经固液分离得到NaFe3(SO4)2(OH)6 (黄钠铁矾)固体和低钠液(即:完成脱钠反应后的废水)。其中:黄钠铁矾生成机制为:在一定的温度、酸度以及有三价铁盐存在的条件下，可使溶液中的Na+形成黄钠铁矾沉淀，从而除去溶液中的硫酸钠。
[0037]具体地，以Na2O计所述废水中的含钠量为0.5~10g/L ； [0038]所述步骤106中，含Fe3+的所述脱钠剂与所述废水的反应式为:3Fe3++2S0广+Na++6H20-Na Fe3 (SO4) 2 (OH) 6+6H+，其中 Na Fe3(SO4)2(OH)6 以沉淀物形式存在。
[0039]当然，本发明提供的方法对于以Na2O计含钠量大于10g/L或小于0.5g/L的废水同样适用(对于小于0.5g/L的废水除钠成本相对较高)，而工业含硫酸钠废水中以Na2O计含钠量多为0.5~10g/L。
[0040]本发明的一个实施例中，所述含硫酸钠废水的除钠方法还包括:
[0041]步骤102，采用调节剂将所述废水调节至设定酸性。
[0042]其中，所述调节剂为H2SO4溶液、HCl溶液或NaOH溶液，调节后的所述废水的PH值为1.5~4，可在满足反应条件的要求下，加快反应速度。
[0043]进一步地,所述步骤104中，所述脱钠剂为Fe2 (SO4)3或Fe (OH)3 ;设定量的所述脱钠剂中的Fe3+的摩尔量与所述废水中的Na+的摩尔量之比为3~3.6:1 ;这样，可使溶液中的Na+高效去除，并减少Fe3+的加入量，以节减企业生产成本。
[0044]再进一步地，所述步骤106中，反应的所述设定温度为80~100°C、所述设定时间为I~3h ;在此温度和时间范围内可提高废水的除钠效率。
[0045]再进一步地,所述步骤108中，采用固液分离方法分离出所述NaFe3(SO4)2(OH)6,此方法操作简单，更方便于作业。
[0046]本发明提供的含硫酸钠废水的除钠方法，进一步，如图2所示，具体为:
[0047]步骤202，采用调节剂将废水调节至PH值为1.5~4 ;
[0048]步骤204，向调节后的废水中加入含Fe3+的脱钠剂，调节剂中的Fe3+的摩尔量与废水中的Na+的摩尔量之比为3~3.6:1 ;
[0049]步骤206，使含Fe3+的脱钠剂与废水在80~100°C下反应I~3h，生成析出于废水的 Na Fe3(SO4)2(OH)6 固体；[0050]步骤208，采用固液分离方法分离废水和Na Fe3 (SO4) 2 (OH)60
[0051]以下通过具体数值的实施例按照本发明所述方法来对含硫酸钠废水进行除钠，可进一步理解本发明所述方法，并可对本发明所述除钠方法进行验证:
[0052]本发明提供了一种含硫酸钠废水的除钠方法的一实施例，包括如下步骤:
[0053]调节pH值:一种初始pH值为7的含硫酸钠废水，废水中含钠为6.5g/L (以Na2O计)，采用硫酸作为调节剂，将含硫酸钠废水的PH值调节为3。
[0054]脱 钠反应:向调节后的废水中加入硫酸铁进行反应，硫酸铁加入量为黄钠铁矾生成理论量,即硫酸铁中铁的摩尔量与溶液中钠的摩尔量比为3:1,在90°C下反应2h,反应完毕后得到反应生成物(即=Fe3(SO4)2(OH)6固体和低钠液)。
[0055]固液分离:将Fe3(SO4)2(OH)6固体和低钠液进行固液分离，分离后的低钠液中Na+浓度为0.42g/L (以Na2O计)。
[0056]本发明提供了一种含硫酸钠废水的除钠方法的另一实施例，包括如下步骤:
[0057]调节pH值:一种初始pH值为I的含硫酸钠废水，废水中含钠为0.5g/L (以Na2O计)，采用氢氧化钠作为调节剂，将含硫酸钠废水的PH值调节为1.5。
[0058]脱钠反应:向调节后的废水中加入硫酸铁进行反应，硫酸铁加入量为黄钠铁矾生成理论量的1.2倍，即硫酸铁中铁的摩尔量与溶液中钠的摩尔量之比为3.6:1，在100°C下反应lh，反应完毕得到Fe3(SO4)2(OH)6固体和低钠液。
[0059]固液分离:将Fe3(SO4)2(OH)6固体和低钠液进行固液分离，分离后的低钠液中Na+浓度为0.34g/L (以Na2O计)。
[0060]本发明提供了一种含硫酸钠废水的除钠方法的再一实施例，包括如下步骤:
[0061]调节pH值:一种初始pH值为5的含硫酸钠废水，废水中含钠为10g/L (以Na2O计)，采用硫酸作为调节剂，将含硫酸钠废水的PH值调节为4。
[0062]脱钠反应::向调节后的废水中加入氢氧化铁进行反应，氢氧化铁加入量为黄钠铁矾生成理论量的1.1倍，即氢氧化铁中铁的摩尔量与溶液中钠的摩尔量之比为3.3:1，在80°C下反应3h，反应完毕得到Fe3(SO4)2(OH)6固体和低钠液。
[0063]固液分离:将Fe3(SO4)2(OH)6固体和低钠液进行固液分离，分离后的低钠液中Na+浓度为0.46g/L (以Na2O计)。
[0064]上述三种实施例处理后的含硫酸钠废水，其Na+浓度均在0.5g/L以下，可直接返回生产线再利用，或者直接排放到外界环境中，不会对环境造成污染；而且，采用该种方法进行除钠工艺条件也相对温和，不会产生任何污染，其实用性更好，均验证了本发明上述除钠方法的有效性，可实现本发明的发明目的。
[0065]综上所述，本发明提供的含硫酸钠废水的除钠方法，可实现低浓度含硫酸钠废水中钠的高效脱除，经脱钠反应后，以Na2O计废水中的Na+浓度在0.5g/L以下；该方法脱钠效果好，无污染，且工艺条件温和、操作简单；废水经脱除硫酸钠后获得的低钠液可返回生产系统再次利用，或经简单处理后外排，不会对环境造成污染。
[0066]在本说明书的描述中，术语“一个实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。[0067]以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种含硫酸钠废水的除钠方法，以Na2O计所述废水中的含钠量不小于0.5g/L ;其特征在于，包括: 步骤104，向酸性的所述废水中加入设定量的含Fe3+的脱钠剂； 步骤106，使含Fe3+的所述脱钠剂与所述废水在设定温度下反应设定时间，生成析出于所述废水的Na Fe3 (SO4) 2 (OH) 6固体; 步骤108，分离所述废水和所述Na Fe3(SO4)2(OH)60
2.根据权利要求1所述的含硫酸钠废水的除钠方法，其特征在于，还包括:步骤102，采用调节剂将所述废水调节至设定酸性。
3.根据权利要求2所述的含硫酸钠废水的除钠方法，其特征在于， 所述步骤102中，所述调节剂为H2SO4溶液、HCl溶液或NaOH溶液，调节后的所述废水的PH值为1.5~4。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的含硫酸钠废水的除钠方法，其特征在于，所述步骤106中，含Fe3+的所述脱钠剂与所述废水的反应式为:
3Fe3++2S042>Na++6H20-Na Fe3 (SO4) 2 (OH) 6+6H+。
5.根据权利要求4所述的含硫酸钠废水的除钠方法，其特征在于， 所述步骤104中，设定量的所述脱钠剂中的Fe3+的摩尔量与所述废水中的Na+的摩尔量之比为3~3.6:1。
6.根据权利要求5所述的含硫酸钠废水的除钠方法，其特征在于， 所述步骤104中，所述脱钠剂为Fe2 (SO4)3或Fe (OH)30
7.根据权利要求4所述的含硫酸钠废水的除钠方法，其特征在于， 所述步骤106中，反应的所述设定温度为80~100°C。
8.根据权利要求4所述的含硫酸钠废水的除钠方法，其特征在于， 所述步骤106中，反应的所述设定时间为I~3h。
9.根据权利要求4所述的含硫酸钠废水的除钠方法，其特征在于， 所述步骤108中，采用固液分离方法分离出所述Na Fe3(SO4)2(OH)60
10.根据权利要求4所述的含硫酸钠废水的除钠方法，其特征在于， 以Na2O计所述废水中的含钠量为0.5~10g/L。
【文档编号】C02F1/00GK103950999SQ201410121293
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2014年3月28日 优先权日:2014年3月28日
【发明者】牟文恒, 郑诗礼, 王存虎, 王少娜, 焦新刚, 杜浩 申请人:北京中凯宏德科技有限公司, 中国科学院过程工程研究所