[发明专利]一种氧化石墨烯废酸综合处理方法

说明书

本发明涉及一种氧化石墨烯废酸综合处理方法，属于废水处理领域，采用分两步添加氧化镁的方式，第一批次加入氧化镁将废酸调至适宜pH值，然后加入高锰酸钾将溶液中锰离子转化成二氧化锰并过滤分离，再补加氧化镁使之与硫酸反应，再通过循环浓缩、结晶至分离液中Mg²⁺和K⁺的摩尔质量比为1:1，分离制成硫酸镁化工产品；本发明既保证了所得硫酸镁的纯度，所得硫酸镁纯度可达99%以上，又实现了石墨烯废酸全元素资源化，无废弃物排放。

技术领域

本发明涉及废水处理领域，具体涉及一种氧化石墨烯废酸综合处理方法。

背景技术

石墨烯是新兴的材料，应用前景极为广阔；目前石墨烯的主要生产工艺为氧化还原法，即首先生产氧化石墨烯，然后将其还原成石墨烯。氧化石墨烯常用的生产工艺有两种：①以高锰酸钾为强氧化剂，以硫酸插层；②先用过硫酸钾以及五氧化二磷对石墨粉进行预氧化，再以高锰酸钾为强氧化剂、以硫酸插层。氧化过程会产生大量废硫酸、少量锰离子及钾离子，还有原料带入的微量重金属。

现有技术中，申请号为201711190108.1的中国方专利公布了一种含锰废酸的分级处理方法，其中采用向含锰废酸中加入碱性溶液如氢氧化镁、多水合氧化镁或氧化镁至溶液pH值＞7，然后升温，在保证溶液不结晶的状态下过滤得到滤液和锰富集物滤渣，再对滤液降温结晶。该工艺通过热浓缩得到了MgSO₄·7H₂O,但是，废酸中除含硫酸外还含有一定量的硫酸钾，而热浓缩、重结晶的方法无法分离硫酸钾和硫酸镁，因此导致制备的MgSO₄·7H₂O中含有硫酸钾，纯度低。由此可见，并没有将废酸中的元素进行充分资源化利用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种氧化石墨烯废酸综合处理方法，以解决废酸处理中所制硫酸镁纯度低、废酸中元素利用率低的问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种氧化石墨烯废酸综合处理方法，其特征在于，包括如下步骤：

1）将氧化石墨烯废酸通过适当方法进行过滤除杂；

2）向过滤后的废酸中加入氧化镁进行中和反应，并通过控制氧化镁的加入量控制体系pH在3-7；

3）将步骤2）的反应液与KMnO₄混合进行沉淀反应，固液分离后得到MnO₂沉淀物和滤液；

4）向步骤3）所得滤液中补加氧化镁，使其中的硫酸充分反应；

5）将步骤4）的混合物循环浓缩、结晶和分离，直到分离所得分离液中Mg²⁺和K⁺的摩尔质量比为1:1时终止，分离所得固体为硫酸镁，分离液继续蒸干，得到硫酸钾和硫酸镁混合物；

6）步骤5）所得硫酸钾和硫酸镁混合物于800-1200℃下熔融，冷却得产品硫酸镁钾。

进一步的，所述氧化石墨烯废酸中含有硫酸、硫酸钾、硫酸锰、少量氧化石墨烯。

更进一步的，所述废酸中各成分中，硫酸质量分数为10-85％，硫酸钾质量分数为1.0-4.3％，硫酸锰质量分数为1.0-8.0 ％。

进一步的，步骤1）中的过滤除杂方法为砂滤、超滤、膜过滤、沉降中一种或几种方式结合。

进一步的，步骤2）的中和反应温度为10-90℃。

进一步的，步骤3）中KMnO₄与混合液的反应时间为1min-15h。

进一步的，步骤4）中补加MgO，使步骤2）和4）中所加氧化镁的总物质的量与废酸中硫酸的物质的量相等。

进一步的，步骤5）中的浓缩方法为减压蒸馏浓缩。

更进一步的，减压蒸馏浓缩的温度为80-110℃。