一种硝酸盐溶液的处理方法

摘要

本发明公开一种硝酸盐溶液的处理方法，其特征在于，所述方法包括：将单质硫与硝酸盐溶液混合，得到混合溶液；在第一条件下使所述混合溶液发生还原反应，形成硫酸盐溶液及一氧化氮和二氧化氮。该方法减少了还原硝酸根溶液所需的反应时间，降低了反应成本，并且反应产物简单，可以回收利用，节约了资源。

说明书

技术领域

本发明涉及溶液处理方法，具体涉及一种硝酸盐溶液的处理方法

背景技术

世界范围内地下水硝酸盐的污染已越来越严重。随着我国经济的发展，钢铁行业及有色金属行业生产造成的环境污染日益严峻，特别是有色金属行业其生产中需要用到硝酸，生产工艺使用的原材料以及水的利用等都将影响所产生废水中硝酸盐和亚硝酸盐的浓度。对含硝酸盐和亚硝酸盐的废水处理技术的研究表明，只有用化学法才能够达到对硝酸盐和亚硝酸盐中的硝酸根离子较高的去除率。选择何种方法处理工业废水中的硝酸盐主要取决于废水的特性、处理要求以及经济性。

目前，除去水中硝酸根或亚硝酸根的方法主要有：离子交换法、反渗透法、电渗析法、生物脱氮法、化学还原法。其中，离子交换、反渗透、电渗析属于物理方法，其局限性是没有把硝酸根或亚硝酸根彻底的除去，而且产生了大量的废水，这些废水仍然需要进一步的处理。生物脱氮法的缺点是周期长，容易产生大量的污泥废弃物，不适用于工业生产上脱硝。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种成本低，反应条件简单并且产物可以回收利用的一种硝酸盐溶液的处理方法。

为解决以上技术问题，本发明提供的技术方案是一种硝酸盐溶液的处理方法，其特征在于，所述方法包括：将单质硫与硝酸盐溶液混合，得到混合溶液；在第一条件下使所述混合溶液发生还原反应，形成硫酸盐溶液及一氧化氮和二氧化氮。

在本发明中，所述还原反应在本领域技术人员公知的反应釜内进行，优选为电加热反应釜、导热油循环加热反应釜、碳钢反应釜、不锈钢反应釜、搪瓷反应釜以及钢衬反应釜中的一种。更优选为电加热碳钢反应釜。

优选的，所述第一条件为加热所述混合溶液使其温度在80～150℃范围内。

优选的，所述第一条件还包括向反应釜内通入氧气提高反应釜内压力使所述还原反应在压力为0.3～0.6MPa条件下进行。

由于单质硫难溶于水，所以该反应要在一定压力下加热到一定程度的情况下才能进行，当溶液温度达到80℃时，压力达到0.6MPa时反应开始进行，反应过程中，温度控制在80～150℃，持续加热，反应可持续进行。

优选的，所述硝酸盐溶液与所述单质硫的质量比为(30～40)：1。

单质硫的质量可以适当增加5％以保证单质硫与硝酸盐能够反应完全，使硝酸根还原更加彻底。

优选的，所述硝酸盐溶液的浓度为20～40％。

更优选的，所述硝酸盐溶液的浓度为30％。

优选的，所述硝酸盐溶液为硝酸银溶液、硝酸铅溶液、硝酸钾溶液、硝酸铜溶液、硝酸锌溶液、硝酸镍溶液中的任意一种。

更优选的，所述硝酸盐溶液为硝酸银溶液。

在本发明中，单质硫与硝酸银发生如下反应：

2AgNO₃+S→Ag₂SO₄+2NO↑

由于反应釜内有氧气，因此生成的NO会有一部分与氧气发生如下反应：

2NO+O₂→2NO₂

因此，本发明所提供的方法所得到的反应产物只有硫酸盐，一氧化氮和二氧化氮。一氧化氮和二氧化氮可以进行回收再利用。

本申请与现有技术相比，其详细说明如下：

(1)本发明所提供的方法所需的原料为单质硫，单质硫价格便宜，反应消耗量少，大批量化处理生产成本低。

(2)本发明所提供的方法所需要的设备简单，化学反应简单，反应时间短，产物简单，不生成其他多余杂质，并且产物可以回收利用，节省能源。

(3)本发明提供的方法反应易于控制，在开始时通入氧气保持反应釜内一定的压力，然后持续加热反应就能持续进行。

综上所述，本发明通过用单质硫还原硝酸根的方法减少了还原硝酸根溶液所需的反应时间，降低了反应成本，并且反应产物可以回收利用，节约了资源。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点而不是对本发明专利要求的限制。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

一种硝酸盐溶液的处理方法，所述方法为在将单质硫与硝酸盐溶液混合，控制压力在0.3～0.6MPa，加热溶液并搅拌，得到反应产物。

在本发明的一具体实施例中，硝酸盐溶液优选为硝酸银溶液、硝酸铅溶液、硝酸钾溶液、硝酸铜溶液、硝酸锌溶液、硝酸镍溶液中的任意一种。

在本发明中，硝酸盐溶液与所述单质硫的质量比为(30～40)：1，硝酸盐溶液的浓度为20～40％。在本发明的一具体实施例中，硝酸银溶液与单质硫的质量比为33:1；硝酸银的浓度为30％。单质硫的质量可以适当增加5％以保证单质硫与硝酸盐能够反应完全，使硝酸根还原更加彻底。

为了使反应能够发生，需要向反应釜内通入氧气，使反应釜内压力达到0.3～0.6MPa，然后把溶液加热至80～150℃并充分搅拌。

单质硫与硝酸银在反应釜内发生如下反应：

2AgNO₃+S→Ag₂SO₄+2NO↑

由于反应釜内有氧气，因此生成的NO会有一部分与氧气发生如下反应：

2NO+O₂→2NO₂

因此，反应产物为硫酸盐、NO和NO₂。NO和NO₂可以进行回收再利用。

以下为本发明具体实施例，详细阐述本发明技术方案。

实施例1

将5kg浓度为30％的AgNO₃溶液，0.15kg单质硫加入到反应釜内，通入一定量的氧气保证内部压力为0.6MPa，搅拌溶液并加热至80℃-150℃，随着温度升高反应开始进行，最终得到1.37kg>2SO₄和88g(0.066m³)NO气体。

实施例2

将10kg浓度为20％的Cu(NO₃)₂溶液，0.36kg单质硫加入到反应釜内，通入一定量的氧气保证内部压力为0.6MPa，搅拌溶液并加热至80℃-150℃，随着温度升高反应开始进行，最终得到1.7kgCuSO₄和0.64kg(0.48m³)NO气体。

实施例3

将5kg浓度为40％的KNO₃溶液，0.28kg单质硫加入到反应釜内，通入一定量的氧气保证内部压力为0.6MPa，搅拌溶液并加热至80℃-150℃，随着温度升高反应开始进行，最终得到1.49kgK₂SO₄和0.51kg(0.38m³)NO气体。

实施例4

将5kg浓度为40％的Zn(NO₃)₂溶液，0.35kg单质硫加入到反应釜内，通入一定量的氧气保证内部压力为0.6MPa，搅拌溶液并加热至80℃-150℃，随着温度升高反应开始进行，最终得到1.7kgZnSO₄和0.63kg(0.48m³)NO气体。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。