[发明专利]一种低合金钢腐蚀产物化学清洗液中铁离子的分离方法

说明书

本发明一种低合金钢腐蚀产物化学清洗液中铁离子的分离方法，具体包括如下方法：1)对过滤后的清洗液进行结晶处理：加热浓缩—自然结晶、负压蒸发浓缩—冷却结晶或加酸—冷冻结晶，使清洗液中铁离子结晶析出；2)利用过滤或离心分离的方法，将清洗液中结晶析出的铁离子分离；3)清洗液分离产物的处理：对通过分离处理后结晶析出的铁离子进行脱水、烘干；余下含缓蚀剂的液体回收重复使用。本发明通过对化学清洗液的处理，回收废液中的铁盐和含缓蚀剂的酸液，回收的铁盐为工业级产品，可作为化学试剂用于实验室其他相关研究；含缓蚀剂的酸液可再添加浓酸及缓蚀剂，调至所需浓度用于后期化学清洗，实现酸液的循环使用。

技术领域

本发明涉及化学废液资源化利用领域，尤其涉及一种低合金钢腐蚀产物化学清洗液中铁离子的分离方法。

背景技术

低合金钢具有高强度、高韧性及较好的焊接性和成型性，以其制造的高强度结构钢，广泛服役于大气、海水、土壤及微生物等自然环境，或服役于盐、碱、硫化氢和其他工业环境中。实际环境中低合金钢会发生化学、电化学或物理应力作用下的腐蚀破坏，表现为均匀腐蚀或诸如点蚀、电偶腐蚀、缝隙腐蚀等形式的局部腐蚀。实验室中常采用不同类型的腐蚀加速试验方法，如盐雾试验、湿热试验及周浸试验等，来快速评价低合金钢的耐蚀性，并揭示腐蚀动力学和腐蚀机理。同时，为研究低合金钢在实际服役环境中腐蚀行为，需要对低合金钢进行挂片试验。腐蚀试验后需要对腐蚀试片上的腐蚀产物进行清洗。

目前，实验室中对于低合金钢腐蚀试片的清洗，常采用化学法、电解法及机械处理等三种方法，需在能有效去除腐蚀产物、不损伤钢铁基体的前提下选择合适的清洗方法。实验室中常采用化学法进行清洗。化学法即为把腐蚀试样浸在特定的化学溶液中，该溶液能去除腐蚀产物且对基体的溶解作用很小，其中以盐酸和缓蚀剂乌洛托品组成的化学清洗液，清洗时间短且清洗条件温和，在20～25℃的室温下即可达到很好的清洗效果，因而被作为实验室最常用的化学清洗方法。此外，还有采用硫酸、氢氟酸等无机酸，并添加其他缓蚀剂所组成的化学清洗液。清洗过程中，由于腐蚀产物的溶解，化学清洗液中会产生大量的铁离子，通常亚铁离子含量在110～120g/L时，化学清洗液将无法继续使用，成为废液。

化学清洗废液中含一定浓度的酸和高浓度的铁离子，其主要成分比例为70％～75％的水，17％～22％的铁盐，3％～10％的酸，及0.2～0.4％的缓蚀剂，若直接排放，不仅浪费资源，还会造成环境污染。化学清洗液中的酸和铁盐具有较高的回收利用价值，现有的对化学清洗液中成分的回收方法如下：(1)高温焙烧法，使其中的酸受热挥发，氯化亚铁高温氧化水解生成氧化铁和盐酸，该方法虽处理能力大且酸回收率高，但能耗较高。(2)萃取法，将酸经萃取剂转移，再用水反萃取溶解实现酸和铁盐的分离。该法仅能回收酸液，并产生大量稀酸水，且需要大量萃取剂。(3)离子交换法，当利用阴离子交换树脂，将二价铁盐和三价铁盐吸附交再洗脱，获得铁盐。该方法产生的再生酸被大量稀释不能直接回用，树脂易被氧化和污染，且处理成本高。(4)膜分离法，在浓度差或在外界能量作用下利用选择透过性膜，实现酸和金属盐的分离。该方法投资较大，膜组件维修费用高。

综上所述，目前对化学清洗液中成分的回收方法均存在着一定的不足和缺陷，如设备投资大、能耗大、副产品无法处理等。对于实验室低合金钢化学清洗液，需要寻找一种操作简单安全、成本低，并能有效回收废液中有用成分的方法。

中国腐蚀与防护学会标准T/CSCP 0035.18-2018《低合金结构钢实验室腐蚀试验第18部分：低合金结构钢腐蚀产物清除方法》中规定了低合金结构钢腐蚀试样在腐蚀性环境中形成腐蚀产物清除的操作方法，其中规定了化学法清洗腐蚀产物的操作规程与清洗条件，但对化学清洗废液的处理并未提及。

国内外对实验室化学清洗废液的研究较少，而对钢铁厂酸洗生产线废液的回收处理研究较多。国内外学者对酸洗废液进行了大量的研究，提出了不同类型的资源化处理方法及技术，取得了一定的应用效果。