专利名称：石煤提钒工业废水中低浓度钒的回收方法
技术领域：
本发明属于冶金化工技术领域，更具体的说，是涉及一种石煤提钒工业废 水中低浓度钒的回收方法。
背景技术：
石煤酸浸湿法提钒工艺采用硫酸溶液浸出石煤中的钒，含钒酸性浸出液经净
化、中和、萃取后，产生大量含低浓度钒的废水。如一个年产1200吨的酸浸-萃 取湿法提钒厂，每年排出含低浓度钒的废水约3.2x1061113。这些废水如果直接排 放，既严重污染环境，又浪费大量可回收的钒资源。随着钒工业的逐步扩大，含 钒废水更多地流入地下水，污染动植物后随食物和水进入人体，影响人类健康。 目前处理含钒废水的方大都采用吸附法、化学沉淀法和离子交换法，其中主 要包括铁屑(或硫酸亚铁)沉淀法、二氧化硫沉淀法和离子交换法。吸附法虽然 可以回收废水中的钒，但仍存在处理效果不理想、运行成本高等缺点；化学沉 淀法目前已经在工程上得到一定应用，但此种废水处理方法易产生腐蚀钝化的现 象,从而影响净水效果的稳定性。此外该法处理高浓度含钒废水时存在处理效果 不稳定，造成二次污染，运行费用高，废水中的钒不能得到有效回收利用等； 离子交换虽然可回收钒，处理效果也比较稳定，但其缺点是离子交换树脂用量较 大，再生频繁，处理成本偏高。
发明内容
本发明的目的在于克服现有含钒工业废水处理技术的缺点和不足，提供一 种效率高，无二次污染、操作方便的处理含钒废水的方法。 实现本发明的上述目的所采取的技术方案是
用非离子表面活性剂Triton X-l 14作萃取剂，硫酸溶液作反萃取剂，在溶液 浊点温度以上进行萃取和反萃取，它包括下述步骤
(1) 采用氧化剂将溶液中的四价银离子氧化为五价钒离子；
(2) 釆用中和剂将步骤(1)所得到的废水调节到萃取钒离子所需的pH值;
(3) 向步骤(2)得到的溶液中加入非离子表面活性剂TritonX-114,水洛 加热进行萃取，将废水中的钒离子富集在表面活性剂胶团相中；
(4) 用硫酸溶液做反萃剂，与步骤(3)得到的表面活性剂胶团混合，再 次水洛加热，进行反萃取，得到含钒富集液和表面活性剂相，含钒富集液返回 石煤提钒浸出调浆工序，表面活性剂可以返回用作萃取剂循环利用。
本发明的具体工艺参数如下 (l)中和剂调节废水pH值的最佳范围为3.0-6.5;(2) 萃取的表面活性剂体积分数为废水体积的3%~10%。萃取的温度为
45°C~90°C，萃取后趁热离心分相10min 25min;
(3) 反萃时，反萃剂硫酸溶液所占的质量分数为5%~15%，反萃取的温度为 45°C~90°C,反萃取后趁热离心分相10min 25min。
在适合于本发明石煤提钒工业废水中，钒离子浓度为1.0~50.0mg/L，废水 pH值为0.5 ~ 3.0 。
本发明上述的调节废水所用的氧化剂可釆用氯酸钠、次氯酸钠或硫化钠的ii一
种，并且氯酸钠、次氯酸钠或硫化钠的加入量分别为废水中钒质量的35%~45%, 30% ~ 40%或20% ~ 30%。
本发明是釆用一种环保型液-液萃取技术，不使用挥发性的有机溶剂，不影 响环境。它以表面活性剂的浊点现象为基础，通过改变实验参数(如溶液的pH值、 温度等)将疏水性物质与亲水性物质分离，能有效回收废水中的钒，萃取富集率 最高可达100%。并且本发明的萃取分离技术的操作在两水相之间进行，避免使 用对人体有害的有机溶剂，也避免了挥发性有机溶剂对环境的污染。它具有经济、
安全、高效、操作简便且应用范围广等优点。
釆用本发明的萃取分离技术可以有效富集石煤提钒工业废水中低浓度的钒， 不仅降低废水中钒离子浓度，减轻环境污染，又可以综合回收利用废水中的钒资 源。
本发明的优点
1. 本发明提供了一种回收石煤提钒工业废水中低浓度钒的方法，本方法回 收率高，工艺简单，表面活性剂用量小，萃取分离速度快。
2. 萃取后废水中钒离子的浓度大大降低，减轻环境污染。
3. 本发明的液-液萃取技术不使用挥发性的有机溶剂，不影响环境，无二次 污染，环境友好。
图l是本发明的工艺流程图。
具体实施例方式
下面结合实施例对本发明的技术内容作进一步阐述。 实例一
取钒离子浓度为lmg/L的石煤提钒废水100ml,加入0.05 mg氯酸钠将溶液 中的低价钒氧化为五价钒。釆用质量分数为18 25。/。的氨水调节溶液pH值为 3.0，加入3 mlTritonX-114 ,置于45。C水浴中加热10min,使其充分溶解后。 趁热以离心机离心分相10min,钒离子富集于表面活性剂的胶团相中。向分相 后出来的表面活性剂胶团中加入质量分数为10%的硫酸溶液5ml，再次水洛加热到45'C使其充分溶解。趁热离心分相10min。钒的回收率为91.6%。反萃得 到的含钒富集液可返回石煤提钒浸出工序，分离出的表面活性剂可循环利用。 实例二
取含钒5mg/L的石煤提钒废水100ml,加入0.17 mg氯酸钠将溶液中的低价 钒氧化为五价钒。釆用质量分数为18~25%调节溶液pH值为3.0,加入4 ml TritonX-114，置于5(TC水浴中加热15min,使其充分溶解后。趁热以离心机离 心分相15min，钒离子富集于表面活性剂的胶团相中。向分相后出来的表面活 性剂胶团中加入质量分数为10M的硫酸溶液5ml，再次水浴加热到5(TC使其充 分溶解。趁热离心分相15min。執的回收率为82.1%。反萃得到的含钒富集液可 返回石煤提钒浸出工序，分离出的表面活性剂可循环利用。
实例三
取含钒10mg/L的石煤提钒废水100ml,加入0.40mg次氯酸钠将溶液中的 低价钒氧化为五价钒。釆用质量分数为18 25。/。氨水调节溶液pH值为3.5,加 入5mlTritonX-114 ,置于6(TC水洛中加热20min，使其充分溶解后。趁热以离 心机离心分相15min，钒离子富集于表面活性剂的胶团相中。向分相后出来的 表面活性剂胶团中加入质量分数为10°/。的硫酸溶液5ml，再次水浴加热到6(TC 使其充分溶解。趁热离心分相15min。钒的回收率为76丄3%。反萃得到的含钒 富集液可返回石煤提钒浸出工序，分离出的表面活性剂可循环利用。
实例四
取含钒20mg/L的石煤提钒废水100ml，加入0.60 mg次氯酸钠将溶液中的 低价钒氧化为五价钒。采用质量分数为18 25。/。氨水调节溶液pH值为4.0，加 入6 ml TritonX-114 ，置于7(TC水洛中加热25min，使其充分溶解后。趁热以 离心机离心分相20min,钒离子富集于表面活性剂的胶团相中。向分相后出来 的表面活性剂胶团中加入质量分数为15。/。的硫酸溶液6ml，再次水洛加热到7(TC 使其充分溶解。趁热离心分相20min。钒的回收率为65.2%。反萃得到的含钒富 集液可返回石煤提钒浸出工序，分离出的表面活性剂可循环利用。
实例五
取含钒50mg/L的石煤提钒废水100ml，加入1.25 mg硫化钠将溶液中的低 价钒氧化为五价钒。釆用质量分数为18 25。/。氨水调节溶液pH值为6.5,加入 10mlTritonX-114 ,置于90。C水浴中加热30min，使其充分溶解后。趁热以离 心机离心分相25min,钒离子富集于表面活性剂的胶团相中。向分相后出来的 表面活性剂胶团中加入质量分数为15%的硫酸溶液10ml，再次水浴加热到90°C 使其充分溶解。趁热离心分相25min。钒的回收率为61.0%。反萃得到的含钒富 集液可返回石煤提钒浸出工序，分离出的表面活性剂可循环利用。
权利要求
1.一种石煤提钒工业废水中低浓度钒的回收方法，其特征在于用非离子表面活性剂Triton X-114作萃取剂，硫酸溶液作反萃取剂，在溶液浊点温度以上进行萃取和反萃取，它包括下述步骤(1)采用氧化剂将溶液中的四价钒离子氧化为五价钒离子；(2)采用中和剂将步骤(1)所得到的废水调节到萃取钒离子所需的pH值；(3)向步骤(2)得到的溶液中加入非离子表面活性剂Triton X-114，水浴加热进行萃取，将废水中的钒离子富集在表面活性剂胶团相中；(4)用硫酸溶液做反萃剂，与步骤(3)得到的表面活性剂胶团混合，再次水浴加热，进行反萃取，得到含钒富集液和表面活性剂相，含钒富集液返回石煤提钒浸出调浆工序，表面活性剂可以返回用作萃取剂循环利用。
2. 根据权利要求1所述的石煤提钒工业废水中低浓度钒的回收方法，其特 征在于(1) 中和剂调节废水pH值的最佳范围为3.0-6.5;(2) 萃取的表面活性剂体积分数为废水体积的3%~10%。萃取的温度为 45°C ~ 90°C ，萃取后趁热离心分相10 min ~ 25min;(3) 反萃时，反萃剂硫酸溶液所占的质量分数为5%~15%，反萃取的温度为 45°C~90°C,反萃取后趁热离心分相10min~25min。
3. 根据权利要求2所述的石煤提钒工业废水中低浓度钒的回收方法，其特 征在于石煤提钒工业废水中的钒离子浓度为1.0~50.0mg/L，废水pH值为 0.5 ~ 3.0 。
4. 根据权利要求2所述的一种石煤提钒工业废水中低浓度钒的回收方法， 其特征在于氧化剂釆用氯酸钠、次氯酸钠或硫化钠的任一种。
5. 根据权利要求4所述的石煤提钒工业废水中低浓度钒的回收方法，其特 征在于氧化剂氯酸钠、次氯酸钠或硫化钠的加入量分别为废水中钒质量的 35% 45%, 30% 40%或200/0~30%。
全文摘要
本发明涉及一种回收石煤提钒工业废水中低浓度钒的新方法，属于冶金化工技术领域，本发明方法包括氧化，调节pH值，非离子表面活性剂Triton X-114萃取，硫酸溶液反萃取等工序。其主要技术特征是采用非离子表面活性剂TritonX-114进行萃取，以表面活性剂的浊点现象为基础，通过改变技术参数(如溶液的pH值、温度等)将疏水性物质与亲水性物质分离，能有效回收废水中的钒，反萃取后的表面活性剂可循环使用。本发明具有试剂用量小，萃取分离速度快，成本低、无二次污染等优点，可广泛适用于含钒工业废水处理工艺。
文档编号C22B34/22GK101565775SQ200910094100
公开日2009年10月28日 申请日期2009年2月17日 优先权日2009年2月17日
发明者李兴彬, 李存兄, 刚 樊, 昶 魏 申请人:昆明理工大学