本發(fā)明涉及溶液處理方法，具體涉及一種硝酸鹽溶液的處理方法

背景技術(shù)：

世界范圍內(nèi)地下水硝酸鹽的污染已越來(lái)越嚴(yán)重。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，鋼鐵行業(yè)及有色金屬行業(yè)生產(chǎn)造成的環(huán)境污染日益嚴(yán)峻，特別是有色金屬行業(yè)其生產(chǎn)中需要用到硝酸，生產(chǎn)工藝使用的原材料以及水的利用等都將影響所產(chǎn)生廢水中硝酸鹽和亞硝酸鹽的濃度。對(duì)含硝酸鹽和亞硝酸鹽的廢水處理技術(shù)的研究表明，只有用化學(xué)法才能夠達(dá)到對(duì)硝酸鹽和亞硝酸鹽中的硝酸根離子較高的去除率。選擇何種方法處理工業(yè)廢水中的硝酸鹽主要取決于廢水的特性、處理要求以及經(jīng)濟(jì)性。

目前，除去水中硝酸根或亞硝酸根的方法主要有：離子交換法、反滲透法、電滲析法、生物脫氮法、化學(xué)還原法。其中，離子交換、反滲透、電滲析屬于物理方法，其局限性是沒(méi)有把硝酸根或亞硝酸根徹底的除去，而且產(chǎn)生了大量的廢水，這些廢水仍然需要進(jìn)一步的處理。生物脫氮法的缺點(diǎn)是周期長(zhǎng)，容易產(chǎn)生大量的污泥廢棄物，不適用于工業(yè)生產(chǎn)上脫硝。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N成本低，反應(yīng)條件簡(jiǎn)單并且產(chǎn)物可以回收利用的一種硝酸鹽溶液的處理方法。

為解決以上技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供的技術(shù)方案是一種硝酸鹽溶液的處理方法，其特征在于，所述方法包括：將單質(zhì)硫與硝酸鹽溶液混合，得到混合溶液；在第一條件下使所述混合溶液發(fā)生還原反應(yīng)，形成硫酸鹽溶液及一氧化氮和二氧化氮。

在本發(fā)明中，所述還原反應(yīng)在本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的反應(yīng)釜內(nèi)進(jìn)行，優(yōu)選為電加熱反應(yīng)釜、導(dǎo)熱油循環(huán)加熱反應(yīng)釜、碳鋼反應(yīng)釜、不銹鋼反應(yīng)釜、搪瓷反應(yīng)釜以及鋼襯反應(yīng)釜中的一種。更優(yōu)選為電加熱碳鋼反應(yīng)釜。

優(yōu)選的，所述第一條件為加熱所述混合溶液使其溫度在80～150℃范圍內(nèi)。

優(yōu)選的，所述第一條件還包括向反應(yīng)釜內(nèi)通入氧氣提高反應(yīng)釜內(nèi)壓力使所述還原反應(yīng)在壓力為0.3～0.6MPa條件下進(jìn)行。

由于單質(zhì)硫難溶于水，所以該反應(yīng)要在一定壓力下加熱到一定程度的情況下才能進(jìn)行，當(dāng)溶液溫度達(dá)到80℃時(shí)，壓力達(dá)到0.6MPa時(shí)反應(yīng)開(kāi)始進(jìn)行，反應(yīng)過(guò)程中，溫度控制在80～150℃，持續(xù)加熱，反應(yīng)可持續(xù)進(jìn)行。

優(yōu)選的，所述硝酸鹽溶液與所述單質(zhì)硫的質(zhì)量比為(30～40)：1。

單質(zhì)硫的質(zhì)量可以適當(dāng)增加5％以保證單質(zhì)硫與硝酸鹽能夠反應(yīng)完全，使硝酸根還原更加徹底。

優(yōu)選的，所述硝酸鹽溶液的濃度為20～40％。

更優(yōu)選的，所述硝酸鹽溶液的濃度為30％。

優(yōu)選的，所述硝酸鹽溶液為硝酸銀溶液、硝酸鉛溶液、硝酸鉀溶液、硝酸銅溶液、硝酸鋅溶液、硝酸鎳溶液中的任意一種。

更優(yōu)選的，所述硝酸鹽溶液為硝酸銀溶液。

在本發(fā)明中，單質(zhì)硫與硝酸銀發(fā)生如下反應(yīng)：

2AgNO₃+S→Ag₂SO₄+2NO↑

由于反應(yīng)釜內(nèi)有氧氣，因此生成的NO會(huì)有一部分與氧氣發(fā)生如下反應(yīng)：

2NO+O₂→2NO₂

因此，本發(fā)明所提供的方法所得到的反應(yīng)產(chǎn)物只有硫酸鹽，一氧化氮和二氧化氮。一氧化氮和二氧化氮可以進(jìn)行回收再利用。

本申請(qǐng)與現(xiàn)有技術(shù)相比，其詳細(xì)說(shuō)明如下：

(1)本發(fā)明所提供的方法所需的原料為單質(zhì)硫，單質(zhì)硫價(jià)格便宜，反應(yīng)消耗量少，大批量化處理生產(chǎn)成本低。

(2)本發(fā)明所提供的方法所需要的設(shè)備簡(jiǎn)單，化學(xué)反應(yīng)簡(jiǎn)單，反應(yīng)時(shí)間短，產(chǎn)物簡(jiǎn)單，不生成其他多余雜質(zhì)，并且產(chǎn)物可以回收利用，節(jié)省能源。

(3)本發(fā)明提供的方法反應(yīng)易于控制，在開(kāi)始時(shí)通入氧氣保持反應(yīng)釜內(nèi)一定的壓力，然后持續(xù)加熱反應(yīng)就能持續(xù)進(jìn)行。

綜上所述，本發(fā)明通過(guò)用單質(zhì)硫還原硝酸根的方法減少了還原硝酸根溶液所需的反應(yīng)時(shí)間，降低了反應(yīng)成本，并且反應(yīng)產(chǎn)物可以回收利用，節(jié)約了資源。

具體實(shí)施方式

為了使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，但是應(yīng)當(dāng)理解，這些描述只是為進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)而不是對(duì)本發(fā)明專利要求的限制。

為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：

一種硝酸鹽溶液的處理方法，所述方法為在將單質(zhì)硫與硝酸鹽溶液混合，控制壓力在0.3～0.6MPa，加熱溶液并攪拌，得到反應(yīng)產(chǎn)物。

在本發(fā)明的一具體實(shí)施例中，硝酸鹽溶液優(yōu)選為硝酸銀溶液、硝酸鉛溶液、硝酸鉀溶液、硝酸銅溶液、硝酸鋅溶液、硝酸鎳溶液中的任意一種。

在本發(fā)明中，硝酸鹽溶液與所述單質(zhì)硫的質(zhì)量比為(30～40)：1，硝酸鹽溶液的濃度為20～40％。在本發(fā)明的一具體實(shí)施例中，硝酸銀溶液與單質(zhì)硫的質(zhì)量比為33:1；硝酸銀的濃度為30％。單質(zhì)硫的質(zhì)量可以適當(dāng)增加5％以保證單質(zhì)硫與硝酸鹽能夠反應(yīng)完全，使硝酸根還原更加徹底。

為了使反應(yīng)能夠發(fā)生，需要向反應(yīng)釜內(nèi)通入氧氣，使反應(yīng)釜內(nèi)壓力達(dá)到0.3～0.6MPa，然后把溶液加熱至80～150℃并充分?jǐn)嚢琛?/p>

單質(zhì)硫與硝酸銀在反應(yīng)釜內(nèi)發(fā)生如下反應(yīng)：

2AgNO₃+S→Ag₂SO₄+2NO↑

由于反應(yīng)釜內(nèi)有氧氣，因此生成的NO會(huì)有一部分與氧氣發(fā)生如下反應(yīng)：

2NO+O₂→2NO₂

因此，反應(yīng)產(chǎn)物為硫酸鹽、NO和NO₂。NO和NO₂可以進(jìn)行回收再利用。

以下為本發(fā)明具體實(shí)施例，詳細(xì)闡述本發(fā)明技術(shù)方案。

實(shí)施例1

將5kg濃度為30％的AgNO₃溶液，0.15kg單質(zhì)硫加入到反應(yīng)釜內(nèi)，通入一定量的氧氣保證內(nèi)部壓力為0.6MPa，攪拌溶液并加熱至80℃-150℃，隨著溫度升高反應(yīng)開(kāi)始進(jìn)行，最終得到1.37kg Ag₂SO₄和88g(0.066m³)NO氣體。

實(shí)施例2

將10kg濃度為20％的Cu(NO₃)₂溶液，0.36kg單質(zhì)硫加入到反應(yīng)釜內(nèi)，通入一定量的氧氣保證內(nèi)部壓力為0.6MPa，攪拌溶液并加熱至80℃-150℃，隨著溫度升高反應(yīng)開(kāi)始進(jìn)行，最終得到1.7kgCuSO₄和0.64kg(0.48m³)NO氣體。

實(shí)施例3

將5kg濃度為40％的KNO₃溶液，0.28kg單質(zhì)硫加入到反應(yīng)釜內(nèi)，通入一定量的氧氣保證內(nèi)部壓力為0.6MPa，攪拌溶液并加熱至80℃-150℃，隨著溫度升高反應(yīng)開(kāi)始進(jìn)行，最終得到1.49kgK₂SO₄和0.51kg(0.38m³)NO氣體。

實(shí)施例4

將5kg濃度為40％的Zn(NO₃)₂溶液，0.35kg單質(zhì)硫加入到反應(yīng)釜內(nèi)，通入一定量的氧氣保證內(nèi)部壓力為0.6MPa，攪拌溶液并加熱至80℃-150℃，隨著溫度升高反應(yīng)開(kāi)始進(jìn)行，最終得到1.7kgZnSO₄和0.63kg(0.48m³)NO氣體。

以上僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出的是，上述優(yōu)選實(shí)施方式不應(yīng)視為對(duì)本發(fā)明的限制，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求所限定的范圍為準(zhǔn)。對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。