[发明专利]从沉钒后液中分离并富集钒铬的吸附方法

说明书

本发明公开了一种从沉钒后液中分离并富集钒铬的吸附方法，利用氧化锆吸附剂在不同pH值环境下对钒铬的吸附性差异，将沉钒后液中的钒和铬有效分离和富集，具有可操作性强、分离效率高等特点，解决了单一吸附剂难以对钒和铬同时进行选择性分离和高效回收的技术难题。

技术领域

本发明属于污水处理技术领域，涉及从沉钒后液中分离提取钒、铬的方法。

背景技术

钒和铬在现代工业中具有广泛的应用。但通常钒(V)和铬(Cr)是作为伴生矿石存在于含钒钛磁铁矿中，特别是在我国攀枝花地区，它们常常与钛、铁、钴、镍和铂等金属相结合。目前钒的提取方法包括直接从高品位矿石(例如含钒磁铁矿)中提取和从低品位矿石(例如钒渣)中提取。然而，由于钒与其它金属相似的化学性质，在对钒渣萃取的过程中，总是同时将V(V族元素)和Cr(VI族元素)引入到萃取液中。采用铵盐一步法沉淀钒可以从浸出物中回收大部分V，但钒沉淀后残留溶液(简称“沉钒后液”，其中V的浓度约为40～110mg/L，Cr的浓度为40～110mg/L)中的V和Cr含量仍不符合中国工业废水排放标准GB 26452-2011的规定(该标准规定最大V含量和最大Cr含量分别小于0.3mg/L和0.5mg/L)。因此，从沉钒后液中去除V和Cr，对环境保护和资源回收均具有重要意义和必要性。

目前从沉钒后液中去除V和Cr的方法包括化学沉淀法、萃取法和离子交换法等。化学沉淀法是通过向含钒和铬的水溶液中投加某些化学物质(例如NH₄Cl)，与溶液中的钒或者铬发生化学反应生成难溶于水的沉淀物，然后通过固液分离去除钒和铬；由于化学沉淀反应过程中易产生含钒和铬污泥，难以处理，且工厂设备消耗严重，致使经济成本很高。萃取法是利用水溶液中的钒、铬在与有机溶剂相接触后溶解度存在差异，使钒或铬从水溶液中转移到有机溶剂中，然后用水溶液或其他极性较大的溶液将有机相中的钒或铬反萃出来，以实现钒铬分离目的在萃取提取的；萃取法普遍存在萃取效率低，同时操作过程中容易产生乳化液，从而导致操作成本偏高。离子交换法是利用相同电荷的离子与活性基团可以在溶液与树脂之间进行相互交换，溶液中待除的离子被交换到树脂上从而达到去除目的；离子交换法由于后期设备维护成本较高，且V和Cr离子交换过程比较复杂、分离效率偏低而影响其应用。

吸附法以其效率高、操作简便、设备相对紧凑等优点，广泛应用于重金属离子的分离和回收过程中，特别是在处理低浓度溶液时效果较好。目前已有多种吸附剂，包括碳材料、无机金属氧化物(Fe₂O₃、Fe₃O₄)等，在溶液中V和Cr的除去得到较好的研究。但是由于现有研究中以溶液中V和Cr的去除为主，而V和Cr的有效分离和富集回收却难以实现。

发明内容

本发明的目的旨在针对上述现有技术中的不足，提供一种从沉钒后液中分离并富集钒铬的吸附方法，在保证吸附效果的同时，提高钒和铬的分离能力，并富集得到高纯度的钒和铬产品。

经研究发现，在酸性环境下，氧化锆(ZrO₂)对钒的吸附量较大，而在碱性环境下，氧化锆(ZrO₂)能够将吸附的钒解吸下来；且在碱性环境下，氧化锆对铬的吸附量较大，而对铬的解吸受pH值环境影响不大。

基于上述研究，本发明提供了一种从沉钒后液中分离并富集钒铬的吸附方法，包括以下步骤：

(1)从沉钒后液中吸附钒

调节沉钒后液的pH值至3～4，然后将调节pH值之后的沉钒后液用氧化锆吸附剂进行钒吸附，吸附时间至少20h，之后经固液分离，得到吸附有钒的氧化锆吸附剂和一次吸附后液；

(2)从一次吸附后液中吸附铬

调节一次吸附后液的pH值至9.5～11.5，然后将调节pH值之后的一次吸附后液用氧化锆吸附剂进行铬吸附，吸附时间至少20h，之后经固液分离，得到吸附有铬的氧化锆吸附剂和二次吸附后液；