1前言

  鋁材陽極氧化和著色屬化工過程，它涉及到使用各種化工原料，而排放的廢液中則含有大量的化學物質，這些物質主要來源于常溫脫脂、堿蝕、出光、陽極氧化、著色和封孔等工序，在每道工序之后，都要經過充分的沖洗，將附著在鋁型材上的藥液洗凈，這些洗滌水中有些是堿性的，有些是酸性的。因此，在排放含酸性和堿性的廢水中，通過中和反應，在一定的pH范圍內，不少陽離子如Al3+、Sn2+、Mg2+、Ni2+等生成氫氧化物沉淀：

    2NaAlO2+ H2SO4+ 2H2O → Na2SO4+ 2Al(OH)3

    2NaOH+ H2SO4 → Na2SO4+ 2H2O

NiSO4+ 2NaOH → Ni(OH)2+Na2SO4

    MgSO4+ 2NaOH → Mg(OH)2+Na2SO4

    SnSO4+ 2NaOH → Sn(OH)2+Na2SO4

    Fe2(SO4)3+ 6NaOH → 3Na2SO4+ 2Fe(OH)3

    Al2(SO4)3+6NaOH → 3Na2SO4+ 2Al(OH) 3

  經中和后，反應生成物中的沉淀物有Al(OH)3、Ni(OH)2、S(OH)2、Mg(OH)2和Fe(OH)3；溶液中則有Na2SO4，其中Al(OH)3和Na2SO4是主要的。因此，要從廢液中回收硫酸鋁是完全可能的。

  在鋁材生產的常溫脫脂、堿蝕、出光、陽極氧化、著色和封孔等工序中，堿蝕是消耗鋁最多的工序，其目的是使鋁材的表面均勻而得到較好地表面，因而鋁材受到較大的腐蝕和損耗，一般堿蝕損耗的鋁材為0.6%～0.9%，按年產10000噸鋁材的工廠計算，年耗鋁為60～90噸。此外，鋁陽極氧化以硫酸作電解液，在電解過程中，鋁發(fā)生化學溶解生成Al3+，致使鋁材進一步損耗，并排放出大量的廢硫酸。

  針對鋁材生產中的這些情況，我們對廢液中的硫酸鋁進行了回收試驗研究，探討了回收工藝流程。為更好地回收硫酸鋁提供了實驗依據。

2實驗

2.1回收工藝流程

2.2離子分析

  由于硫酸鋁的回收主要來自于堿蝕和鋁陽極氧化工序，因此溶液中離子的分析針對這兩個工序進行。

2.2.1堿蝕槽液中總堿、鋁、游離堿的測定

  在酒石酸鉀鈉過量下，用鹽酸滴定總堿，然后加入氟化鉀，氫氧化鋁與氟離子結合放出氫氧根離子，再用鹽酸滴定這些氫氧根離子，可計算出鋁離子的量，具體反應為：

    NaOH+ HCl → NaCl+ H2O

    Al(OH)4-+H++4(C4H4O6)42- → [Al(OH)3(C4H4O6)4]8-+H2O

    [Al(OH)3(C4H4O6)4]8-+6F- → AlF63-+ 3OH-+4(C4H4O6)42-

    3OH-+3H+ → 3H2O

  實驗步驟為：準確吸取堿蝕液5.00 mL于250mL錐形瓶中，加入30mL酒石酸鉀鈉溶液和50mL蒸餾水，加入2滴酚酞指示劑，用鹽酸標準溶液(濃度為CHCl滴定至紅色消失為終點，記下滴定讀數為V1；然后加入20mL氟化鉀溶液（此時溶液再顯紅色），繼續(xù)用鹽酸標準溶液（濃度為CHCl）滴定至紅色消失為終點，記下滴定讀數為V2。計算：

總堿 ω (NaOH)=40 CHClV1/5.00(g/L)

鋁   ω (Al)=27CHClV2/(3×5.00)(g/L)

游離堿  ω (NaOH）=40 CHClV1（V1-V2）/5.00(g/L)

2.2.2  鋁陽極氧化溶液中總硫酸、鋁、游離硫酸的測定

  (1)總硫酸的測定：準確吸取試液5.00mL于250 mL錐形瓶中，加入100 mL蒸餾水，3~5滴酚酞指示劑，用氫氧化鈉標準溶液(濃度為CNaOH）滴定至淡紅色為終點，記下滴定讀數為V1。

  總硫酸  ω (H2SO4）=49 CNaOHV1/5.00(g/L)

  (2)游離硫酸的測定：準確吸取試液5.00m于250mL錐形瓶中，加入100 mL蒸餾水，0.3～0.5 g氟化鉀，3~5滴酚酞指示劑，用氫氧化鈉標準溶液（濃度為CNaOH滴定至淡紅色為終點，記下滴定讀數為V2。

  游離硫酸 ω (H2SO4)=49 CNaOHV2/5.00(g/L)

  (3)游離硫酸及鋁的連續(xù)測定：準確吸取試液5. 00 mL于250 mL錐形瓶中，加入50mL蒸餾水，加甲基橙2滴，用氫氧化鈉標準溶液（濃度為CNaOH）滴定至由紅變?yōu)槌壬珵榻K點V1；然后再加入3~5滴酚酞指示劑，以氫氧化鈉標準溶液(濃度為CNaOH)滴定至淡紅色不退為終點(V2)。

  游離硫酸  ω (H2SO4)=49CNaOH V1/5.00(g/L)

  鋁 ω (Al)=27CNaOHV2/(3×5.00) (g/L)

2.2.3硫酸鋁中Al3+和SO42-的測定

  (1) Al3+的測定：采用EDTA絡合滴定法，其原理為：在弱酸性溶液（加入pH5.0~6.0的緩沖溶液)中，鋁離子與過量的EDTA絡合，用氯化鋅標準溶液滴定過量的EDTA。然后加入過量的氟化鈉，F-與絡合的鋁離子反應，置換出與鋁離子絡合的EDTA，再用氯化鋅標準溶液滴定EDTA，從而計算鋁離子的含量。

  (2)SO42-的測定：采用重量分析法，加入過量的BaCl2，使硫酸根完全以BaSO4沉淀，經洗滌、灼燒等處理，通過稱量BaSO4的量來計算SO42-的含量。

2.3溶液pH值的測定

  所有溶液的pH值均在室溫條件下，采用320型pH計（上海Mettler-TOLEDO有限公司生產)進行測定。

3討論

  根據鋁合金陽極氧化生產工藝(如圖1)，對生產中的堿蝕和陽極氧化槽內的溶液進行了分析。堿蝕溶液的鋁離子高達120~130 g/L，NaOH則維持在40～60 g/L之間。由于堿蝕槽內加入由多種物質組成的添加劑，致使溶液中NaAlO的含量達350～400g/L，所以堿蝕溶液的堿性很強，鋁離子的含量非常高。而鋁陽極氧化槽內溶液的成分為：H2SO4 170 g/L左右,Al3+  16～21 g/L。當堿蝕廢液和陽極氧化廢液排放時，由于排放量的比例不同，混合溶液的pH也不一樣，但總體而言，混合后偏堿性。

  針對上述實驗結果，我們在硫酸鋁回收工藝流程中，根據鋁的兩性，在pH為4.0時開始沉淀，pH為5.5時完全沉淀，而在pH為7.8時沉淀開始溶解，pH為10.8時沉淀完全溶解。因此，排放堿蝕廢液和陽極氧化廢液時，最好控制pH在5.5左右，使混合槽內的酸堿物質發(fā)生反應生成Al(OH)3沉淀，再加入一定量的高分子凝聚劑以便加快沉淀速度，然后采用壓縮空氣攪拌4～6 min，混合均勻后，靜置4～6h。過濾得到以Al(OH)3為主要成分的沉淀物，再用稀硫酸溶液調整pH為2，將上層清液轉移到反應鍋內，加熱濃縮至結晶析出，得硫酸鋁結晶粗品。由于此結晶含雜質較多，必須進行2～4次重結晶，這樣可得到純度高達99. 6%的硫酸鋁。

  按照我們所試驗的硫酸鋁回收工藝(圖1)，年產鋁材10000噸的工廠，一年可生產硫酸鋁約為1500噸，具有較好的經濟效益。

  經過多次試驗，該硫酸鋁回收工藝流程比工業(yè)制硫酸鋁簡單，處理方便，并可與廢水處理結合起來，解決了鋁材生產環(huán)保問題。

4結論

    將鋁合金陽極氧化生產中堿蝕和陽極氧化工序的廢液按一定的比例排放至混合槽內，控制混合液的pH值為5.5左右，通過加入凝聚劑、沉淀過濾、稀硫酸調整pH值、加熱濃縮結晶、重結晶等工序可得到高純度的硫酸鋁。該回收處理操作簡便，既解決了環(huán)保問題，又提高了經濟效益。

根據鋁合金陽極氧化生產工藝，由堿蝕和陽極氧化兩道工序排放的含有大量鋁離子的酸堿溶液，按一定量的比例混合，控制混合液的pH在5.5左右，再采用加入凝聚劑、沉淀過濾、稀硫酸調整pH、加熱濃縮結晶、重結晶等一系列工藝可得到高純度的硫酸鋁。該工藝流程簡單、方便可行。既可解決鋁材生產的環(huán)保問題，又可得到較好的經濟效益。