如何处理固体硫酸

一、内容概述

德国拜耳公司的废酸浓缩方法是：利用硫酸厂的余热蒸汽先将废酸浓缩至30%，再真空多级浓缩至65%，最后再利用煅烧尾气浓缩至85%，将浓缩过程中产生的一水硫酸亚铁添加到制硫酸的原料硫铁矿或硫磺中，利用其燃烧产生的大量热分解硫铁矿或硫磺，从而生成氧化铁和二氧化硫。

Cosmo废酸浓缩工艺原理是：水解废酸首先经闪蒸结晶除去部分七水硫酸亚铁，然后预热、一级浓缩后达到40%，再经二级浓缩达到51%，此后冷却至60℃，陈化10 h，沉降除去一水硫酸亚铁，得到68%废酸。根据生产需要，可经过第3 级浓缩得到75%的废酸。

二、应用范围及应用实例

德国拜耳公司、瑞士的贝特拉姆斯公司、德国鲁奇公司均采用德国拜耳公司的浓缩技术。处理23%废酸能力为800kt/a，浓缩后的废酸浓度达70% ～80%，废酸中的硫酸亚铁用于硫铁矿焙烧生产硫酸。

Cosmo废酸浓缩工艺是由韩国Hankook公司下属的Cosmo公司先后3 次分别从日本Kimura Chemical Plant、瑞士Sulzer Escher Wyss和瑞典Chematur Eco-planingoy（1996）公司引进废酸浓缩技术，经消化创新形成。该工艺存在以下问题：①浓缩过程中生成的微细结晶体易堵塞热交换器，这是很多浓缩生产工艺存在的最致命的问题。目前解决的办法是定期对用高压水冲洗，或更换热交换器。②对硫酸亚铁的处理，目前的办法是堆放。

三、资料来源

李亮.2010.国内外钛白废酸综合治理及回收利用研究现状.湿法冶金，29（3）

一、硫酸制备工艺：

1、氨酸法增浓低浓度二氧化硫气体生产硫酸方法；采用就地再生的硫酸作为催化剂的一体化工艺

草酸生产中含硫酸废液的回收利用。

2、从芳族化合物混酸硝化得到废硫酸的纯化与浓缩工艺；从氧化钛生产过程中排出的废硫酸溶液的再生方法。

3、从稀硫酸中分离有机磷化合物和其它杂质的方法；从制备2-羟基-4-甲巯基丁酸(MHA)工艺的含硫副产物中回收硫酸的方法；催化氧化回收含有机物废硫酸的方法；电瓶用硫酸生产装置。

二、生产硫酸的原料：硫黄、硫铁矿和冶炼烟气。

1、在硫黄、硫铁矿、有色金属冶炼烟气、石膏、硫化氢、二氧化硫和废硫酸等物质提炼出硫酸。

扩展资料：

一、硫酸对健康危害：

1、对皮肤、粘膜等组织有强烈的刺激和腐蚀作用；对眼睛可引起结膜炎、水肿、角膜混浊，以致失明；引起呼吸道刺激症状，重者发生呼吸困难和肺水肿；高浓度引起喉痉挛或声门水肿而死亡。

2、口服后引起消化道的烧伤以至溃疡形成；严重者可能有胃穿孔、腹膜炎、喉痉挛和声门水肿、肾损害、休克等，慢性影响有牙齿酸蚀症、慢性支气管炎、肺气肿和肺硬化。

二、硫酸环境危害，对环境有危害，对水体和土壤可造成污染：

1、硫酸还具有强腐蚀性，在常压下，沸腾的浓硫酸可以腐蚀除铱和钌之外所有金属（甚至包括金和铂），其可以腐蚀的金属单质种类的数量甚至超过了王水。同时它还具有脱水性，难挥发性，酸性，吸水性等。需谨慎使用。

参考资料：百度百科-浓硫酸

参考资料：百度百科-硫酸

可以用FeSO4.7H2O加强热,用冰水混合物+U型管冷凝即可,用NaOH吸收SO2,理论可得29.5%的H2SO4

关键在于尾气吸收.

■其他硫酸制备工艺

1、氨酸法增浓低浓度二氧化硫气体生产硫酸方法

2、采用就地再生的硫酸作为催化剂的一体化工艺

3、草酸生产中含硫酸废液的回收利用

4、从芳族化合物混酸硝化得到废硫酸的纯化与浓缩工艺

5、从氧化钛生产过程中排出的废硫酸溶液的再生方法

6、从稀硫酸中分离有机磷化合物和其它杂质的方法

7、从制备2-羟基-4-甲硫基丁酸(MHA)工艺的含硫副产物中回收硫酸的方法

8、催化氧化回收含有机物废硫酸的方法

9、电瓶用硫酸生产装置

10、二氧化硫源向硫酸的液相转化方法

11、沸腾炉焙烧硫磺制备硫酸的方法

12、沸腾炉掺烧硫磺生产装置中稀酸的回收利用

13、高浓二氧化硫气三转三吸硫酸生产方法

14、高温浓硫酸液下泵耐磨轴套

15、高效阳极保护管壳式浓硫酸冷却器

16、节能精炼硫酸炉装置

17、精苯再生酸焚烧制取硫酸的方法

18、利用废硫酸再生液的方法和装置

19、利用含硫化氢的酸性气体与硫磺联合制取高浓度硫酸

20、利用含硫化氢的酸性气体制取高浓度硫酸

一、 吸附层析

1、 吸附柱层析

吸附柱层析是以固体吸附剂为固定相，以有机溶剂或缓冲液为流动相构成柱的一种层析方法。

2、 薄层层析

薄层层析是以涂布于玻板或涤纶片等载体上的基质为固定相，以液体为流动相的一种层析方法。这种层析方法是把吸附剂等物质涂布于载体上形成薄层，然后按纸层析操作进行展层。

3、 聚酰胺薄膜层析

聚酰胺对极性物质的吸附作用是由于它能和被分离物之间形成氢键。这种氢键的强弱就决定了被分离物与聚酰胺薄膜之间吸附能力的大小。层析时，展层剂与被分离物在聚酰胺膜表面竞争形成氢键。因此选择适当的展层剂使分离在聚酰胺膜表面发生吸附、解吸附、再吸附、再解吸附的连续过程，就能导致分离物质达到分离目的。

二、 离子交换层析

离子交换层析是在以离子交换剂为固定相，液体为流动相的系统中进行的。离子交换剂是由基质、电荷基团和反离子构成的。离子交换剂与水溶液中离子或离子化合物的反应主要以离子交换方式进行，或借助离子交换剂上电荷基团对溶液中离子或离子化合物的吸附作用进行。`

三、 凝胶过滤

凝胶过滤又叫分子筛层析，其原因是凝胶具有网状结构，小分子物质能进入其内部，而大分子物质却被排除在外部。当一混合溶液通过凝胶过滤层析柱时，溶液中的物质就按不同分子量筛分开了。

四、 亲和层析

亲和层析的原理与众所周知的抗原一抗体、激素一受体和酶一底物等特异性反应的机理相类似，每对反应物之间都有一定的亲和力。正如在酶与底物的反应中，特异的废物(S')才能和一定的酶(E)结合，产生复合物(E－S')一样。在亲和层析中是特异的配体才能和一定的生命大分子之间具有亲和力，并产生复合物。而亲和层析与酶一底物反应不同的是，前者进行反应时，配体(类似底物)是固相存在；后者进行反应时，底物呈液相存在。实质上亲和层析是把具有识别能力的配体L(对酶的配体可以是类似底物、抑制剂或辅基等)以共价键的方式固化到含有活化基团的基质M(如活化琼脂糖等)上，制成亲和吸附剂M－L，或者叫做固相载体。而固化后的配体仍保持束缚特异物质的能力。因此，当把围相载体装人小层析柱(几毫升到几十毫升床体积)后，让欲分离的样品液通过该柱。这时样品中对配体有亲和力的物质S就可借助静电引力、范德瓦尔力，以及结构互补效应等作用吸附到固相载体上，而无亲和力或非特异吸附的物质则被起始缓冲液洗涤出来，并形成了第一个层析峰。然后，恰当地改变起始缓冲 液的PH值、或增加离子强度、或加人抑③剂等因子，即可把物质S从固相载体上解离下来，并形成了第M个层析峰(见图6－2)。显然，通过这一操作程序就可把有效成分与杂质满意地分离开。如果样品液中存在两个以上的物质与固相载体具有亲和力(其大小有差异)时，采用选择性缓冲液进行洗脱，也可以将它们分离开。用过的固相载体经再生处理后，可以重复使用。

上面介绍的亲和层析法亦称特异性配体亲和层析法。除此之外，还有一种亲和层析法叫通用性配体亲和层析法。这两种亲和层析法相比，前者的配体一般为复杂的生命大分子物质(如抗体、受体和酶的类似底物等)，它具有较强的吸附选择性和较大的结合力。而后者的配体则一般为简单的小分子物质(如金属、染料，以及氨基酸等)，它成本低廉、具有较高的吸附容量，通过改善吸附和脱附条件可提高层析的分辨率。

五、 聚焦层析

聚焦层析也是一种柱层析。因此，它和另外的层析一样，照例具有流动相，其流动相为　多缓冲剂，固定相为多缓冲交换剂。

聚焦层析原理可以从PH梯度溶液的形成、蛋白质的行为和聚焦效应三方面来阐述。

1、PH梯度溶液的形成

在离子交换层析中，PH梯度溶液的形成是靠梯度混合仪实现的。例如，当使用阴离子 剂进行层析时，制备PH由高到低呈线性变化的梯度溶液的方法是，在梯度仪的混合室(这层析柱者)中装高PH溶液，而在另一室装低PH极限溶液，然后打开层析柱的下端出口，让洗脱液连续不断地流过柱体。这时从柱的上部到下部溶液的PH值是由高到低变化的。而在聚焦层析中，当洗脱液流进多缓冲交换剂时，由于交换剂带具有缓冲能力的电荷基团，故PH梯度溶液可以自动形成。例如，当柱中装阴离子交换剂PBE94(作固定相)时，先用起始缓冲液(配方见表了一2)平衡到PHg，再用含PH6的多缓冲剂物质(作流动相)的淋洗液通过柱体，这时多缓冲剂中酸性最强的组分与碱性阴离子交换对结合发生中和作用。随着淋洗液的不断加人，住内每点的PH值从高到低逐渐下降。照此处理J段时间，从层析柱顶部到底部就形成了PH6～9的梯度。聚焦层析柱中的PH梯度溶液是在淋洗过程中自动形成的，但是随着淋洗的进行，PH梯度会逐渐向下迁移，从底部流出液的PH却由9逐渐降至6，并最后恒定于此值，这时层析柱的PH梯度也就消失了。

2．蛋白质的行为

蛋白质所带电荷取决于它的等电点(PI)和层析柱中的PH值。当柱中的PH低于蛋白质的PI时，蛋白质带正电荷，且不与阴离于交换剂结合。而随着洗脱剂向前移动，固定相中的PH值是随着淋洗时间延长而变化的。当蛋白质移动至环境PH高于其PI时，蛋白质由带正电行变为带负电荷，并与阴离子交换剂结合。由于洗脱剂的通过，蛋白质周围的环境PH 再次低于PI时，它又带正电荷，并从交换剂解吸下来。随着洗脱液向柱底的迁移，上述过程将反复进行，于是各种蛋白质就在各自的等电点被洗下来，从而达到了分离的目的。

不同蛋白质具有不同的等电点，它们在被离子交换剂结合以前，移动之距离是不同的，洗脱出来的先后次序是按等电点排列的。

供静脉注射的25%人胎盘血白蛋白（即胎白）通常是用硫酸铵盐析法、透析脱盐、真空浓缩等工艺制备的，该工艺流程硫酸铵耗量大，能源消耗多，操作时间长，透析过程易产生污染。改用超滤工艺后，平均回收率可达97.18%；吸附损失为1.69%；透过损失为1.23%；截留率为98.77%。大幅度提高了白蛋白的产量和质量，每年可节省硫酸铵6.2吨，自来水16000吨。目前国外生产超滤膜和超滤装置最有名的厂家是美国的Milipore公司和德国的Sartorius公司。

　随着现代生物技术的发展, 通过基因工程生产蛋白质药物在治疗人类面临的重大疾病如癌症等方面展示出巨大的潜力. 为满足生物技术产品工业化生产的需要, 开发高通量、低成本、高效的分离纯化方法已引起人们的高度关注. 超滤技术由于具有通量高, 操作条件温和, 易于放大等特点, 特别适合生物活性大分子的分离. 在生物技术领域, 超滤技术目前已广泛应用于细胞收集分离、除菌消毒、缓冲液置换、分级( fract ionatio n) 、脱盐及浓缩[ 1] . 近年来越来越多的研究表明, 通过选择适当的膜或膜表面改性,以及对分离过程进行优化, 充分利用和调控膜—蛋白质以及蛋白质—蛋白质之间的静电相互作用, 可以实现分子量相近的两种蛋白质的高选择性超滤分离[2- 7] .

为克服常规蛋白质超滤分离过程优化中存在的实验蛋白质消耗多、工作量大、费时以及费用高等缺点, 我们相继开发了脉冲进样技术( Pulsed sampleinject ion technique ) [8]和参数连续变化超滤技术( Parameter scanning ultraf ilt ration) [9]. 并以此为基础, 结合载体相超滤技术( Carrier phase ult rafil—t rat ion) [10]进一步提出了一种蛋白质超滤分离快速优化新方法[11], 实现了人血浆白蛋白—免疫球蛋白[12]、人源化单克隆抗体( A lemtuzumab) 单体— 二聚体[13]的超滤分离过程快速优化和高选择性分离,并在膜的筛选及其适用性快速评估方面展现出巨大的潜力. 该方法的主要特征是与AKTA Prime 系统联用, 采用脉动进样技术显著减少了蛋白质的用量而利用双缓冲体系( 类似梯度洗脱) 的参数连续变化超滤技术, 在pH 或离子强度连续变化的情况下考查pH 或离子强度对蛋白质透过率或截留率的影响, 进一步缩短了实验时间, 降低了蛋白质的用量,极大地减少了实验量, 加快了过程优化进程另外,载体相超滤技术的应用则可保证超滤分离自始至终在设定的条件下进行, 从而最大限度地保证超滤过程的稳定性.

将二氧化硫氧化为三氧化硫是生产硫酸的关键，其反应为：2SO2+O2→2SO3

这个反应在室温和没有催化剂存在时，实际上不能进行。

根据二氧化硫转化成三氧化硫途径的不同，制造硫酸的方法可分为接触法和硝化法。

（1）接触法是用负载在硅藻土上的含氧化钾或硫酸钾（助催剂）的五氧化二钒V2O5作催化剂，将二氧化硫转化成三氧化硫。

（2）硝化法是用氮的氧化物作递氧剂，把二氧化硫氧化成三氧化硫：SO2+N2O3+H2O→H2SO4+2NO

根据所采用设备的不同，硝化法又分为铅室法和塔式法，现在铅室法已被淘汰；塔式法生产的硫酸浓度只有76％；而接触法可以生产浓度98％以上的硫酸；采用最多。

主要方程式:

4FeS2+11O2=2Fe2O3+8SO2

2SO2+O2=2SO3

SO3+H2O=H2SO4

2.硫化铁经粉碎后，进入沸腾炉焙烧，产生的二氧化硫气体，经过降温，除尘，干燥（净化），进入转化器，经催化剂作用生成三氧化硫（转化），再经浓硫酸吸收后加水。

3.将硫先转化为SO2,然后采用活性较高的催化剂再与O2反应转化成SO3。转化反应后气体换热至一定温度进入硫酸冷凝器,反应后气体中SO3与H2O在此冷却直接生成硫酸。因此,冷凝器是该工艺的关键设备,也是其关键技术所在。该设备采用了合理的换热方法和先进的酸雾控制方法,可保证气体中多余的水可以随尾气排出,且其中的酸雾达到环保标准,冷凝液为工业98%硫酸。工业硫酸中硫酸的含量测定

以甲基红一次甲基蓝为指示剂，用氢氧化钠标准滴定溶液中和滴定以测得硫酸含量.

试剂和材料：

氢氧化钠标准滴定溶液:c(NaOH)=0.5mol/L, 甲基红一次甲基蓝混合指示剂。

试料溶液的制备 ：

浓硫酸：

用已称量的带磨口盖的小称量瓶，称取约0.7g试样(精确至0.0001g)，小心移入盛有50ml水的250 ml锥形瓶中，冷却至室温，备用。

滴定

于试液中，加2-3滴混合指示剂，用氢氧化钠标准滴定溶液滴定至溶液呈灰绿色为终点。

分析结果的表述

浓硫酸

工业硫酸中硫酸的质量分数*(%)按式(1)计算:

w1=100*[(v/1000)cM]/m (1) 式中:

v一滴定耗用的氢氧化钠标准滴定溶液的体积的数值，单位为毫升

c一氢氧化钠标准滴定溶液的实际浓度的数值，单位为摩尔每升

m一试料的质量的数值，单位为克(9)

M一硫酸的摩尔质量的数值，单位为克每摩尔(g/mol( M=49.04)

取平行测定结果的算术平均值为测定结果.

钛白粉的工业化生产方法有两种：硫酸法和氯化法。硫酸法用硫酸酸解含钛矿物，得到的硫酸氧钛溶液，经纯化和水解得到偏钛酸沉淀，再进入转窑煅烧产出钛白粉颜料产品，是非连续生产工艺，工艺流程复杂，需要20道左右的步骤，排放废弃物较多。晶型转变需更多操作步骤，采用的焚烧工艺需要消耗大量能源。

氯化法是以钛铁矿、高钛渣、人造金红石或天然金红石等与氯气反应生成四氯化钛，经精馏提纯，再进行气相氧化；速冷后，经过气固分离得到钛白粉。由于没有转窑煅烧工艺形成的烧结，其钛白粉原级粒子易于解聚，所以在产品精制的过程较硫酸法大幅度节省能量。进入20世纪80年代后，由于各国环保法规日益严格和用户对产品质量要求的提高，相继关闭了部分硫酸法钛白粉厂，加快了发展氯化法钛白粉的步伐。目前，世界上仍有约50％的工厂在使用硫酸法生产，其中约有 40％以上的厂家因不符合环保要求，将逐步被淘汰。

20世纪90年代以前，硫酸法一直占据钛白粉工业的主导地位，1992年后，转为氯化法占主导地位。尤其是从80年代后期起，世界钛白粉总生产能力中，氯化法钛白粉所占的比例增长速度明显加快，1970年仅23％，1980年不过29％，1990年为47％，1999年达56％；1971年至1980年的10年，增长率仅6％，1981年至1990年的10年增长率高达18％，1991年至2000年间增长率也达到了10％。目前世界上新建或改扩建钛白粉厂多以氯化法为主，不过，氯化法钛白粉生产在技术上有一定难度，目前基本由少数几家大公司所掌握。

硫酸法钛白粉虽从20世纪80年代开始走下坡路，但经过十多年来的技术改进，如采用酸溶性钛渣代替钛精矿作原料，开发了20％废酸浓缩循环利用技术等，使硫酸法工厂的环境污染有了较大改善，同时它的一些优点也得到了显露，如可使用容易获得的品位和价格较低的钛精矿或钛渣作原料，可氯化法不能生产市场需要的锐钛型各种牌号的钛白粉。故业内人士认为，只要加强环境污染的治理，重视产品质量的提高，加快科技进步，硫酸法钛白粉今后仍将与氯化法钛白粉并存，短期内不会被淘汰。