专利名称：晶型沉淀分离方法
技术领域：
本发明涉及工业废弃物中各组分的分离方法，可用于工业废弃物的资源化处理，属于环保技术领域。
背景技术：
工业废弃物的资源化处理是环保领域的一项重要课题，而工业废弃物的资源化处理过程中的一项关键技术就是不同组分的分离问题。现有的分离方法包括萃取分离法、吸附分离法和沉淀分离法。而沉淀分离法具有处理成本低，处理量大等优点，被工业企业处理废水时广泛采用。但一般情况下，沉淀分离时得到的沉淀是无定型沉淀，这种沉淀沉淀吸附了大量液相中的其他成分，因而得不到理想的分离效果。
晶形沉淀是由体积较大的晶粒组成，其热力学稳定性高，吸附能力弱，不易聚集成团块。因而得到的沉淀具有纯净、致密、沉降快、易洗涤、溶解度小、沉淀彻底、易过滤等特点，如将晶型沉淀法用于工业废弃物中不同组分的分离过程，将得到较好的效果。晶型沉淀法技术曾用于稀土元素的沉淀分离(CN1054356C)等过程，但现行的晶型沉淀方法成本高，工艺复杂，处理量小，无法用于要求成本低、处理量大、处理工艺简单的工业废弃物的资源化处理过程。因此有必要建立一套处理成本低、处理量大、处理工艺简单的晶型沉淀法技术，由于工业废弃物的的资源化处理过程。
发明内容
本发明所述晶型沉淀法技术就是利用沉淀过程中晶型沉淀生成过程的特点，通过控制适当的沉淀条件，使沉淀分离过程生产晶型沉淀而产生较好的分离效果，这就避免了传统的固液相沉淀分离过程中由于产生无定型沉淀因而吸附大量液相中的其他成分，造成沉淀中杂质较多，沉淀沉降慢、过滤困难、难于进行固液分离、沉淀难于进行资源化处理等缺点。
晶型沉淀法技术主要原理在于沉淀反应过程中沉淀形成的机理。沉淀过程中，形成晶核并进一形成微小晶粒以后，晶粒聚集成团块即成无定形沉淀，而通过构晶离子在晶粒表面的定向排列过程，小晶粒即长成大晶粒而沉降形成晶形沉淀。而小晶粒由于其体积小，比表面大，表面能较高，吸附较强，容易吸附溶液中的其他组分，因而构晶离子较难穿过这项被吸附的组分而在晶粒表面进行定向排列，因此小晶粒的长大需要一个相当的过程。而在溶度积较小的沉淀生成过程中，由于反应过程中系统的过饱和度一般较大，因而系统中形成的小晶粒浓度较大，在其长大之前，就由于其对被吸附组分的共同吸引而通过相互碰撞“粘结”在一起而形成团块，即形成无定型沉淀。而这种无定型沉淀的团块一旦形成，其表面能即降低，因而很难再转变成晶型沉淀。因此，在溶度积较小的沉淀生成过程中，一般都形成无定型沉淀。除非控制系统的过饱和度处在很低的情况下，而使形成的小晶粒浓度较低，在其碰撞而“粘结”成团块前即长成较大晶粒即可生成晶型沉淀。但对于溶度积较小的沉淀生成过程，这种条件是很难达到的。
而如果在系统中加入晶种，同时控制参加沉淀反应的各组分都不过量，这样由于晶种的体积较大，比表面较小，表面能较低，并且由于参加沉淀反应的各组分都不过量，因而表面电荷较少，因而吸附能力较弱，构晶离子很容易进入并生长在其表面而不易再溶解，这样，大晶粒周围就形成了一个构晶离子浓度很低的区域，其它小晶粒进入这个区域就会发生溶解，溶解出的构晶离子生长在大晶粒上。在具有一定浓度的大晶粒均匀布的溶液中，小晶粒的浓度较低，聚集速度较慢，较容易长成大晶粒。小晶粒在聚集之前，就发生了“两极分化”，一部分溶解，一部分长成大晶粒，仿佛成为原有大晶粒的“复制晶”。而大晶粒一旦长成，由于其表面能低，吸附能力弱，聚集倾向很小，即使偶尔碰撞到一起，少许外力即能使其分开，因而无法聚集成团块。当小晶粒长大到一定程度，即沉降形成晶型沉淀。这样即可使一些溶度积很小的沉淀的生成反应产生晶型沉淀。
因此，在用晶型沉淀法技术分离工业废弃物形成的废液中的某一组分时，可按以下几个步骤进行1.首先用均匀沉淀法或其他方法制备晶种。
2.在沉淀池中加入足够量的晶种，其足够量的晶种。其所需加入晶种的量取决于沉淀的溶解度和废液及沉淀剂加入的速度。沉淀的溶解度越小，所需晶种的量越多。废液及沉淀剂加入的速度越快，所需晶种的量越多。
3.再在沉淀池中加入一定量的清水，其体积为晶种沉降后体积的两倍。
4.在充分搅拌的前提下，同步加入废液和沉淀剂，控制废液和沉淀剂进入的速度，使系统中废液中的被沉淀组分和沉淀剂都不至于过量。
5.当沉淀池中的物料的体积达到沉淀池最大容许体积时，停止加入物料，搅拌一段时间，搅拌停止后生成的晶型沉淀很快密实的沉降于池底，抽去上层的液相物料和一部分晶型沉淀组成的固相物料进行并固液分离，留下一部分晶型沉淀在沉淀池底作为下一次反应的晶种。
按照上述方法进行工业废弃物的沉淀分离时，生成的晶型沉淀吸附少、纯度高、沉降快、沉淀密实、容易过滤、容易进行固液分离，并且由于沉淀纯度高，很容易变成有用的产品，因而很适合用于对工业废弃物进行资源化处理时的分离过程。
具体实施例方式
用下列非限定性实施例进一步说明本发明的具体实施方式
和效果实施例1对镀锌厂的含锌废液进行资源化处理的各个步骤第一步，用沉淀分离法除去废液中的铜和铁。
第二步，在沉淀锌的沉淀池中加入沉降体积为池体积10％的氢氧化锌晶种。
第三步，加入体积为氢氧化锌晶种沉降体积2倍的清水。
第四步，在充分搅拌的条件下，在沉淀池中同步加入0.5M的氢氧化钠溶液和含锌废液，氢氧化钠溶液的加入速度控制在每分钟加入的体积为沉淀池中物料体积的0.5％，而含锌废液的加入速度应控制在使沉淀池中的pH值保持在7.5～8.5。
第五步，沉淀池中的物料体积达到沉淀池的最大容许体积后，停止加入物料，搅拌10分钟，搅拌停止后生成的氢氧化锌晶型沉淀很快密实的沉降于池底，抽去上层的水相物料和一部分晶型沉淀组成的固相物料进行并固液分离，留下一部分晶型沉淀在沉淀池底作为下一次反应的晶种。
第六步，固液分离后得到氢氧化锌晶型沉淀经过用同其沉降体积相同的体积的清水漂洗两次后加入硫酸即可生成硫酸锌产品。
第二步中所述的氢氧化锌晶种可按下述方法制备先制备氢氧化锌的无定型沉淀，再加入过量的氢氧化钠溶液将氢氧化锌溶解，再在充分搅拌的情况下缓慢加入稀硫酸在pH值下降到9-10左右时即可生成晶型氢氧化锌沉淀。
通过上述方法处理过的含锌废液，其含锌量为3.8ppm，达到污水综合排放的国家标准GB8978-1996所规定的二级排放标准。而生产的硫酸锌产品也达到国家标准GB 8251-1987的要求。
实施例2对电镀铜厂的含铜废液进行资源化处理的各个步骤第一步，在沉淀铜的沉淀池中加入沉降体积为池体积15％的氢氧化铜晶种。
第二步，加入体积为氢氧化铜晶种沉降体积2倍的清水。
第三步，在充分搅拌的条件下，在沉淀池中同步加入0.5M的氢氧化钠溶液和含铜废液，氢氧化钠溶液的加入速度控制在每分钟加入的体积为沉淀池中物料体积的0.3％，而含铜废液的加入速度应控制在使沉淀池中的pH值保持在6.5～7.5。
第四步，沉淀池中的物料体积达到沉淀池的最大容许体积后，停止加入物料，搅拌10分钟，搅拌停止后生成的氢氧化铜晶型沉淀很快密实的沉降于池底，抽去上层的水相物料和一部分晶型沉淀组成的固相物料进行并固液分离，留下一部分晶型沉淀在沉淀池底作为下一次反应的晶种。
第五步，固液分离后得到氢氧化铜晶型沉淀无需漂洗加入硫酸即可生成硫酸铜产品。
第二步中所述的氢氧化铜晶种可按下述方法制备先制备氢氧化铜的无定型沉淀，再加入过量的氨水将氢氧化铜溶解，再在充分搅拌的情况下缓慢加热使氨气挥发并使pH值下降到7-8左右时即可生成晶型氢氧化铜沉淀。
通过上述方法处理过的含铜废液，其含锌量为2.0ppm，达到污水综合排放的国家标准GB8978-1996所规定的二级排放标准。而生产的硫酸锌产品也达到国家标准GB437-1980的要求。
实施例3对线路板蚀刻废液进行资源化处理的各个步骤第一步，在沉淀铜的沉淀池中加入沉降体积为池体积6％的氢氧化铜晶种。
第二步，加入体积为氢氧化铜晶种沉降体积3倍的清水。
第三步，在充分搅拌的条件下，在沉淀池中同步加入碱性蚀刻废液和酸性蚀刻废液，碱性蚀刻废液的加入速度控制在每分钟加进每升体积的沉淀池内物料中的金属铜量为3克，而酸洗蚀刻废液的加入速度应控制在使沉淀池中的pH值保持在4.5～5.5。
第四步，沉淀池中的物料体积达到沉淀池的最大容许体积后，停止加入物料，搅拌10分钟，搅拌停止后生成的氢氧化铜晶型沉淀很快密实的沉降于池底，抽去上层的水相物料和一部分晶型沉淀组成的固相物料进行并固液分离，留下一部分晶型沉淀在沉淀池底作为下一次反应的晶种。
第五步，固液分离后得到氢氧化铜晶型沉淀经过用同其沉降体积相同的体积的清水漂洗一次后加入硫酸即可生成硫酸铜产品。
第六步，固液分离后的水相经硫化钠除铜后其含铜量即可达标。
第二步中所述的氢氧化铜晶种可按下述方法制备先制备氢氧化铜的无定型沉淀，再加入过量的氨水将氢氧化铜溶解，再在充分搅拌的情况下缓慢加热使氨气挥发并使pH值下降到7-8左右时即可生成晶型氢氧化铜沉淀。
通过上述方法处理过的含铜废液，其含铜量为2.0ppm，达到污水综合排放的国家标准GB8978-1996所规定的二级排放标准。而生产的硫酸铜产品也达到国家标准GB8249-1987的要求。
权利要求
1.一种对工业废弃物进行资源化处理时采用的分离方法，包括沉淀、固液分离工艺过程。其特征在于在有足够量的晶种存在、充分搅拌的条件下，将废液和同沉淀剂同步加入沉淀池中，生成晶型沉淀，然后进行固液分离。
2.按照权利1所述的分离方法，其特征在于控制废液和沉淀剂进入的速度，使系统中废液中的被沉淀组分和沉淀剂都不至于过量。
3.按照权利1所述的分离方法，其特征在于加入足够量的晶种，其所需加入晶种的量取决于沉淀的溶解度和废液及沉淀剂加入的速度。沉淀的溶解度越小，所需晶种的量越多。废液及沉淀剂加入的速度越快，所需晶种的量越多。
4.按照权利1所述的分离方法，其特征在于每次进行固液分离时，剩余足够量的固相晶型沉淀于沉淀池中，作为下一次沉淀反应的晶种。因此只需在第一次反应时加入晶种，以后的反应无需另加。
全文摘要
本发明提供了一种对工业废弃物中各组分进行分离的方法，可用于工业废弃物的资源化处理，属于环保技术领域。晶型沉淀法技术就是利用沉淀过程中晶型沉淀生成过程的特点，通过控制适当的沉淀条件，使沉淀分离过程生产晶型沉淀而产生较好的分离效果，这就避免了传统的固液相沉淀分离过程中由于产生无定型沉淀因而吸附大量液相中的其他成分，造成沉淀中杂质较多，沉淀沉降慢、过滤困难、难于进行固液分离、沉淀难于进行资源化处理等缺点。采用晶型沉淀法技术分离工业废弃物各组分时，由于生成的晶型沉淀吸附少、纯度高、沉降快、沉淀密实、容易过滤、容易进行固液分离，并且由于沉淀纯度高，很容易转变成有用的产品，因而能够达到较好的效果。
文档编号B01D9/02GK1657129SQ200410052528
公开日2005年8月24日 申请日期2004年12月7日 优先权日2004年12月7日
发明者谢逢春 申请人:翁源县鹏瑞镍业厂, 华南理工大学