高浓度废硫酸的处理方法分析

高浓度废硫酸的处理方法分析

高雨

新疆美克化工股份有限公司  新疆维吾尔自治区巴音郭楞蒙古自治州  841000

摘要：在化工企业生产过程中，高浓度废硫酸是较为常见的产物，其具有较高的毒性和污染性，若未经处理而随意排放将对人们身体健康和生态环境建设查产生极其不利影响，对高浓度废硫酸的处理办法展开探讨显得尤为重要。在此背景下，本文提出几项常见的高浓度废硫酸处理技术，以某化工企业为例分析其高浓度废硫酸的处理方法及效果。

关键词：高浓度废硫酸；处理方法；氧化处理；生物电解

前言：硫酸是生产颜料、肥料、药物以及电池类产品的重要化工原料，同时也是石油化工行业或金属冶炼产业常用的化学试剂。其自身特性具有较强的腐蚀性，每年经生产工艺流程而产生的高浓度废硫酸较多，若处理不当不仅会导致硫酸材料的浪费，甚至对生态环境产生破坏，威胁人类的生命安全。因此，本文简述集中高浓度废硫酸处理技术并以结合实际案例剖析高浓度废硫酸处理流程具有重要意义。

1.常见的高浓度废硫酸处理技术

1.1浓缩处理技术

三段浓缩与二次固液分离是处理废硫酸的常用方法，一段浓缩过程通过转窑尾气加热，浓缩处理后废硫酸为w(H2S04)30%，并予以固液分离。二段浓缩利用圆块式石墨换热器，在蒸汽作用下实现两级三效蒸发浓缩，将废硫酸由w(H2S04)30%浓缩至45%和65%，通过冷却结晶将硫酸盐等固体杂质分离出来。三段浓缩即处于固液分离状态的w(H2S04)65%浓缩至80%[1]。利用该方法对高浓度废硫酸进行处理具有一定不足之处。一方面转窑尾气中粉尘的存在能够溶解于废硫酸中，增加废硫酸的黏度，为接下来的蒸发浓缩带来不利。另一方面二段浓缩时所使用的圆块式石墨换热器，不利于含有结构物质废硫酸的换热，需定期清理结垢。

1.2萃取处理技术

    对废硫酸通过萃取法进行处理主要原理为相似相溶，促使废硫酸中的有机物质能够向萃取剂所转移，进而分离出硫酸。其处理流程如下：（1）在高浓度废硫酸中倒入萃取剂，使二者充分混合，废硫酸中的有害物质能够向萃取剂所转移。（2）分开废液和萃取物即实现废硫酸的处理。（3）在萃取剂中分离萃取物，实现萃取剂的回用。萃取法对高浓度废硫酸进行处理时仍有一定量有机物存在于废硫酸中，对于再生酸的再次利用仍需加大研究。

1.3中和处理技术

    对高浓度废硫酸予以中和处理是借助于生石灰、废氨水以及轻烧镁粉来实现，通过中和反应形成硫酸镁、硫酸铵以及石膏等物质。其处理工艺流程如下：对废硫酸进行脱色处理后灌入高位槽中，将轻烧镁粉送入中和槽，废硫酸经中和处理后过滤，将过滤后溶液灌入接收罐中，将溶液送入四级蒸发器，蒸发后进入离心机进行离心处理[2]。处理后母液返回至中和槽中，结晶物质进入干燥机干燥处理，中和反应所生成的在煅烧塔内以400℃温度进行煅烧。

1.4零价铁处理技术

    零价铁处理技术是环境污染治理的方法之一，在厌氧环境下可生成二价铁离子，通过与废硫酸中硫化物发生反应能够生成硫酸铁沉淀。在厌氧反应器中放置零价铁后，与空气形成良好的隔绝，避免零价铁出现氧化锈蚀。在零价铁影响下能够有效降低氧化还原电位，提高氧化还原氛围，使厌氧处理效果得到改善。但若要完全通过零价铁处理技术对高浓度废硫酸进行处理，需在如下几方面予以突破和重视。（1）应根据废硫酸浓度不同和水力停留时间的差异选取零价铁的粒径。（2）对零价铁填料构型予以优化，使传质效果有所提升。

1.5生物电化学处理技术

    生物电化学处理技术在废水处理领域得到广泛应用。传统的电化学反应中在阳极表面硫化物可氧化为单质硫，但单质硫易在电极表面所覆盖积累，对电极氧化的持续性和稳定性产生影响。在生物电化处理技术下，微生物能够在阳极表面对硫化物形成氧化反应并向阳极传递电子，利用微生物细胞外排作用避免在样机表面单质硫的大量附着[3]。因此，可将微生物电化学处理技术和厌氧反应器所结合将废硫酸的硫化物去除，降低溶液毒性。

1.6生物氧化法处理技术

    现阶段有研究表明，可将氧气以及硝酸盐作为电子受体，配合硫氧化细菌对硫化物通过氧化反应转变为单质硫。高浓度废硫酸中硫化物的含量较高，对硫化物进行氧化处理后生成单质硫而实现单质硫的处理与回收，将处理后的水回放至反应器中对废硫酸的浓度予以中和。生物氧化法处理技术的应用优势主要体现在以下几点：（1）将废硫酸中的硫化物转变为单质硫后，实现资源的回收再利用。（2）处理后的溶液再次回放至废硫酸中，稀释硫酸浓度，降低毒性。

2.案例分析

某化工企业基于生产需求需消耗掉大量的浓硫酸用以生产3,4,9,10-苝四甲酸二酐，从而导致大量高浓度废硫酸的产生。一直以来该企业始终通过轻烧镁粉对废硫酸进行中和处理，但会产生大量的废渣。随着国家政策对化工产生环保要求的日益严苛，在废硫酸处理流程方面，该企业需更新处理方法，最大程度减少三废物质的产生。

苝系有机物和萘系有机物是利用浓硫酸生产3,4,9,10-苝四甲酸二酐时产生废硫酸的主要产物，在废硫酸中有机物质的质量分数能够达到5%。该企业尝试通过高氯酸钾、高锰酸钾、双氧水以及硝酸氧化法对高浓度废硫酸进行处理。但通过实践发现，双氧水对废硫酸进行氧化处理，只能去除10%左右的有机杂质，通过高氯酸钾、高锰酸钾对废硫酸进行处理时，有机杂质处理率能够达到80%，但所获取的溶液相对浑浊

[4]。而通过硝酸氧化法对废硫酸进行处理时，能够去除90%及以上的有机杂质，处理后溶液呈微红色透明。在硝酸氧化处理前，对高浓度废硫酸进行脱色处理，经氧化处理后所获得的溶液颜色为红色透明，w(H2S04)达到96%以上。

3.硝酸氧化高浓度废硫酸处理试验

（1）稀释处理：取500ml高浓度废硫酸将其置于容量为1000ml烧瓶中，对溶液进行充分搅拌，向其中加入5%的稀硫酸，使用砂芯漏斗进行过滤处理，获取稀释后的滤液。对滤渣进行水洗将所获取的洗涤液作为后续的稀释液。

（2）脱色处理：将稀释滤液置于容量为1000ml烧瓶中，搅拌并加入脱色剂，使用砂芯漏斗进行过滤处理，获取脱色后的滤液。将浓度为10%的NaOH溶液置于脱色剂滤渣中，将溶液加热至沸腾状态，降温后进行过滤处理，所获取的脱色剂滤液用于后续脱色[5]。

（3）浓缩处理：对脱色滤液进行减压浓缩处理（200℃，-0.099MPa），将溶液浓缩至w(H2S04)96%。

（4）硝酸氧化处理：在185℃~210℃条件下缓慢加入发烟硝酸（w(HNO3)96%），对废硫酸中有机物予以氧化处理。处理过程能够产生氧化氮气体，以碱液进行吸收，经吸收处理后达到空气排放标准。

结束语：综上所述，高浓度废硫酸是化工生产的主要产物之一，其富含大量有机物且具有较强的毒性，对高浓度废硫酸予以科学处理，减少污染物质排放至关重要。本文阐述几种高浓度废硫酸处理技术，意在提高废硫酸处理标准，实现化工企业可持续发展。

参考文献：

[1] 魏文,李正斌,颜秉迅,等. 树脂吸附法处理硫酸镍生产废水的技术研究[J]. 山东化工,2021,50(5):288-291.

[2] 张兰河,万洒,陈子成,等. 高分子絮凝剂处理高浓度化妆品原料生产废水研究[J]. 化工学报,2020,71(8):3730-3740.

[3] 陈浩. 焦化厂粗酚精制废水零排放处理工程实例[J]. 工业水处理,2020,40(12):115-118.

[4] 远野. 高浓度硫酸盐有机废水厌氧处理硫化物毒性控制对策[J]. 信息记录材料,2019,20(10):23-24.

[5] 樊惠娜. ICX厌氧反应器启动及 处理高浓度工业废水的研究[J]. 中国洗涤用品工业,2019(7):80-84.