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            酸性廢水工藝介紹
            類別:新聞中心 發布時間:2021-06-23 10:16:14 瀏覽:0 [返回]

            每年我國大約要排出工業廢酸近百萬立方米,化工廠、化纖廠、金屬表面處理行業及電鍍行業等在其制酸用和酸的過程中,會排出大量的酸性廢水。如果直接排放這些工業酸性廢水,會將管道腐蝕,損壞農作物,傷害魚類等的水生物,破壞生態環境,危害人體健康。


            污水處理技術

            所以,工業酸性廢水必須經過處理以達到國家排放標準才能排放,酸性廢水還可以經過回收處理,再次利用。處理廢酸時,可以選用方法有鹽處理、濃縮法、中和法、萃取法、離子交換樹脂法、膜法。

            1、離子交換樹脂

            離子交換樹脂法處理有機酸廢液的基本原理是利用某些離子交換樹脂可從廢酸溶液中吸收有機酸而排除無機酸和金屬鹽的功能來實現不同酸及鹽之間分離的一種方法。

            例如β-萘磺酸(NSA),NSA為重要的染料中間體,大量的β-萘磺酸廢液會在生產中產生。該廢液COD值高、色度深、pH=2、含1%左右H2SO4,屬極難處理的有機廢液之一。李長海等的由弱堿性陰離子樹脂分離β-萘磺酸中利用高選擇性、高吸附容量,易再生的Indion860樹脂處理該廢液,可有效地將β-萘磺酸分離出來。

            離子交換法是德國拜耳公司開發的一項除硫酸的專利技術,去除硫酸鹽所用的離子交換樹脂為LewatitE304/88,其官能團為聚酰胺。測試結果表明。氯化鈉的質量濃度為100~150gm時,經過E304/88樹脂交換。鹽水中的硫酸鹽的質量濃度降為約0.2g/L。當硫酸鹽的質量分數達到約50%時交換周期完成,其交換容量約達15g/L樹脂,然后用精鹽水返洗樹脂。流出的硫酸鹽可以冷凍生產芒硝,也可不經回收直接排放掉。

            2、鹽析循環利用

            所謂鹽析就是使用大量飽和食鹽水將廢酸中的各種有機雜質幾乎全部析出。但是這種方法會產生鹽酸,影響廢酸中硫酸的回收利用,因此研究了用硫酸氫鈉飽和溶液進行鹽析除去廢酸中有機雜質的方法。

            廢酸中含有硫酸和各種有機雜質,有機雜質主要是少量6-氯-3-硝基甲苯-4磺酸和甲苯在磺化、氯代及硝化過程中產生的除6-氯-3-硝基甲苯-4-磺酸以外的各種異構體。鹽析法就是使用大量飽和食鹽水可以將廢酸中的各種有機雜質幾乎全部析出。

            鹽析循環利用法既可以除去廢酸中的各種有機雜質,還可以回收硫酸以投入循環生產,節約成本和能源。

            3、焙燒法

            焙燒法應用于鹽酸這樣揮發性酸,通過焙燒使其從溶液中分離以達到回收效果。

            張新欣等研究的噴霧焙燒法處理鹽酸洗滌廢液及其再生回收中經濾罐過濾的鹽酸廢液打入預濃縮塔,在塔內經焙燒爐的余熱循環加熱濃縮。濃縮液達到預定的濃度后泵入焙燒爐,通過噴槍使其呈霧狀從爐頂部噴入爐內。

            霧化鹽酸廢液在爐內受熱分解成氯化氫氣體和氯化亞鐵,后者在高溫下被進入爐內的空氣氧化成氧化鐵。一部分氧化鐵落到爐底,另一部分與氯化氫氣體從爐頂經旋風分離器分離,氯化氫排入下道生產工序待處理,氧化鐵則經旋風分離器分離后進入噴霧焙燒爐底部。

            氧化鐵經排風機排入布袋除塵器后進入氧化鐵粉料倉。含有氯化氫的氣體流經旋風分離器進入預濃縮塔。已經冷卻后的氣體從預濃縮塔底部排入吸收塔頂部。氣體中的氯化氫被吸收塔頂部呈噴霧狀的洗滌水吸收,在塔底形成再生鹽酸。

            采用噴霧焙燒法處理鹽酸酸洗廢液具有較好的環境和經濟效益,該方法不產生新的污染物,排放的尾氣也能夠達標。同時,回收的鹽酸可以循環使用,Fe2O3粉可以作為生產顏料的原料,還是生產軟磁、永磁等磁性材料的主要原料,不僅消除了其對水資源及土壤的危害,同時實現了資源回收再生,滿足了可持續發展的要求。

            4、膜分離法

            對于酸性廢液,還可以使用滲析、電滲析等膜處理法。

            膜法回收廢酸主要采用的是滲析原理,是以濃度差做推動力的,整個裝置由擴散滲析膜、配液板、加強板、液流板框等組合而成,通過分離廢液中的物質以達到分離效果。

            膜是有選擇透過性的,它不會讓每種離子以均等的機會通過。首先陰離子膜骨架本身帶正電荷,在溶液中具有吸引帶負電水化離子而排斥帶正電荷水化離子的特性,故在濃度差的作用下,廢酸側的陰離子被吸引而順利地透過膜孔道進入水的一側。同時根據電中性要求,也會夾帶帶正電荷的離子,由于H+的水化半徑比較小,電荷較少;而金屬鹽的水化離子半徑較大,又是高價的,因此H+會優先通過膜,這樣廢液中的酸就會被分離出來。

            滲析法的不足之處是其處理量不大,導致擴散滲析法設備龐大;回收酸的濃度受平衡濃度的限制。即回收酸的濃度不能高于原料廢酸的濃度;回收酸后的殘液仍不能直接排放。

            膜回收法還有電膜回收法(ED),由于產品和生產工藝的原因,排放的工業廢酸中常含有各種金屬離子,ED法可以實現金屬離子和廢酸的回收。對于含銅、鐵、鎳離子的硫酸廢水,即使硫酸質量濃度高達200g/L,金屬離子質量濃度高達59%,ED法回收硫酸也能取得很好的效果。

            膜生物反應器法:化工廠在生產過程中產生的酸、堿廢水中,難降解物質的COD、BOD、SS都很高。在采用浸入式屏幕狀結構的中空纖維膜組件的MBR處理酸、堿廢水中工藝中,MBR由6組SM-L型膜組件組成,處理水量為220m3/d,實際運行中膜通量為0.20m3/(m2˙d)。出水中的SS幾乎為零,COD的去除率大于95%。

            5、化學中和法

            H+(aq)+OH-(aq)?H2O這種最基本,最重要的酸堿反應式也是處理含酸廢水的重要依據。人處理含酸廢水的常用方法有:中和回收利用,酸堿廢水互相中和,投藥中和和過濾中和等。付智娟在鹽酸酸洗廢液中和氧化置換工藝研究中的中和法是以鹽酸酸洗廢液的無害化和資源化為出發點,通過中和氧化置換過程的理論分析、工藝流程的研究,得出最佳工藝參數。

            我國一些鋼鐵企業在早期時,多數是采用酸堿中和的方法對鹽酸、硫酸酸洗廢液的處理,使pH值達到排放標準。多采用碳酸鈉、氫氧化鈉、石灰石或石灰作為原料進行酸堿中和,最普遍采用的是價格低廉,容易制得的石灰。

            6、萃取法

            液液萃取又稱溶劑萃取,是利用原料液中組分在適當溶劑中溶解度的差異而實現分離的單元操作。在含酸廢水處理中即是讓含酸廢水和有機溶劑充分接觸,從而使廢酸中的雜質轉移至溶劑中。對于萃取劑的要求是:(1)對于廢酸是惰性的,不與廢酸發生化學反應,也不溶于廢酸;(2)廢酸中的雜質在萃取劑和硫酸中有很高的分配系數;(3)價格便宜,容易得到;(4)容易和雜質分離,反萃時損失小。常見的萃取劑有苯類(甲苯、硝基苯、氯苯),酚類(雜酚油粗二苯酚),鹵化烴類(三氯乙烷、二氯乙烷),異丙醚和N-503等。

            我國的粗苯精制工藝大多都采用硫酸洗滌法,該工藝年產生廢酸約5萬噸。李梅香的粗苯精制廢酸的再生研究中通過實驗證明用粗酚作萃取劑,萃取效果最好,在最佳萃取條件下,萃取后再生酸的顏色為透明淺黃色,廢酸的CODcr:由13.56*104mg/L降至9.61*104mg/L,CODcr的去除率約30%左右。

            例如,宋中余在萃取法處理含硝基苯廢酸的研究中,通過對萃取劑用量和萃取溫度兩方面對萃取效果影響的討論,得出了最佳萃取回收條件。

            再例如,李潛等以40%三異辛胺、25%辛醇和35%航空煤油為萃取相,考察了萃取劑濃度、相調節劑濃度、相比及溫度等因素對萃取和反萃取的影響。并對某廠鈦白水解廢酸液進行了模擬試驗。結果表明:在萃取相比為2,以水為反萃劑,反萃取相比為1.5的條件下。硫酸質量濃度為146.02g/L的廢酸液經8級萃取和6級反萃取,硫酸回收率達到91.8%,產品酸質量濃度達119.73r,/L。胡熙用質量分數75%的磷酸三丁酯一煤油溶液組成的萃取劑萃取回收冷軋鋼板鹽酸酸洗廢液,獲得了90%的鹽酸回收率。

            在我國粗苯精制工藝大多采用硫酸洗滌法,該工藝年產生廢酸約5萬噸。李梅香的粗苯精制廢酸的再生研究中通過實驗證明用粗酚作萃取劑,萃取效果最好,在最佳萃取條件下,萃取后再生酸的顏色為透明淺黃色,廢酸的CODcr:由13.56*104mg/L降至9.61*104mg/L,CODcr的去除率約30%左右。

            7、冷卻結晶法

            冷卻結晶法即為降低溶液溫度使溶質析出的方法。運用在廢酸處理工藝上即是把廢酸中的雜質降溫析出,以回收得到符合要求的酸溶液得以重新利用。如南京軋鋼廠酰洗工序排放的廢硫酸中含有大量的硫酸亞鐵,采用濃縮-結晶-過濾的工藝來處理。經過濾除去硫酸亞鐵后的酸液可返回鋼材酸洗工序繼續使用。

            冷卻結晶在工業上應用很多,在此以金屬加工中的酸洗工藝加以說明。

            在鋼鐵、機械加工過程中,普遍采用硫酸溶液來去掉金屬表面的鐵銹。因此,廢酸的回收利用可以大大降低成本,保護環境。工業上多用冷卻結晶法來實現這一過程。

            查閱數據知,當溫度為-5℃硫酸濃度為15%至20%時,硫酸亞鐵的溶解度將降低到5.1%至3.8%。根據這一特性,對廢酸采取處理措施,適當調整酸度和溫度,可使其中溶解的硫酸亞鐵大部分結晶析出并加以分離,從而大大降低溶液中硫酸亞鐵的含量,以便將得到再生的酸洗液回收再用。如此循環,可以形成無廢酸排放的酸液封閉系統,以便回收有用物質,從而降低和保護環境。

            例如.江西洪都鋼廠采用真空度0.08至0.088MPa的負壓蒸發。冷凍結晶溫度為-7至-5℃的工藝條件,處理該廠的酸洗廢液,每平方酸液回收再生酸625kg,七水硫酸亞鐵90kg,獲得了很好的經濟效益和環境效益。

            8、氧化法

            該法應用已久,原理是用氧化劑在適當的條件下將廢硫酸中的有機雜質氧化分解,使其轉變為二氧化碳、水、氮的氧化物等從硫酸中分離出去,從而使廢硫酸凈化回收。常用的氧化劑有過氧化氫、硝酸、高氯酸、次氯酸、硝酸鹽、臭氧等。每種氧化劑都有其優點和局限性。

            天津染料八廠采用硝酸為氧化劑對蒽醌硝化廢酸進行氧化處理,其操作過程為:將廢酸稀釋至H2SO4質量分數為30%,使所含的二硝基蒽醌最大限度地析出,經過濾槽真空抽濾后廢酸進入升膜列管式蒸發器,在112℃、88.1kPa條件下濃縮,在旋液分離器中分離水蒸氣和酸(此時H2SO4質量分數約為70%),廢酸再流入鑄鐵濃縮釜(280~310℃,真空度為6.67~13.34kPa),用噴射泵帶出水蒸氣,使H2SO4質量分數達到93%,然后流入搪瓷氧化缸,加入濃硝酸(HNO3質量分數為65%)進行氧化處理,至硫酸呈淺黃色。反應中產生的一氧化氮氣體用堿液吸收。

            硫酸在高濃度(H2SO4質量分數為97%~98%)和高溫條件下也具有較強的氧化性,它可以將有機物較為徹底地氧化掉。例如處理苯繞蒽酮廢酸、分散藍廢酸及分散黃廢酸時,將廢酸加熱至320~330℃,把有機物氧化掉,部分硫酸被還原成二氧化硫。這種方法由于硫酸濃度和溫度太高,有大量的酸霧產生,會造成環境污染,同時還要消耗一定量的硫酸,使硫酸收率降低,因此其應用受到很大限制。

            結語:

            廢酸的處理方法各有利弊,在工業處理中均有應用。對于各種方法優點應進一步改進以其達到更為優化的處理方法。其缺點也應找出對策消除。除上述幾種常用方法外,廢硫酸及含硫酸廢水的處理還有電解法、熱解法、氣提法等。在實際生產應用過程中,還是應該根據廢酸的濃度及其組成,選擇最適當的方法以達到更高的效率。


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