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    鎢冶煉過程含砷及氨氮廢水處理技術研究
    發布時間:2018-06-09 15:07:01   來源:本站原創   點擊量:
    摘 要:在金屬鎢的冶煉和生產過程中,廢水處理一直是一個主要問題。該文主要利用鐵鹽沉澱-麥糟吸附的方法處理某鎢廠冶煉的含砷及氨氮廢水。實驗結果證明,pH值在7~8之間時,三氯化鐵的除砷效果******;當pH值為9且反應時間為20 min時,硫酸鎂改性麥糟去除氨氮的能力***強。煉鎢所產生的廢水在經過這種沉澱和吸附工藝的處理之後,含砷量與氨氮含量指標均達到國家汙水綜合排放一級標準。
    關鍵詞:煉鎢廢水 鐵鹽沉澱 麥糟吸附 砷 氨氮
    中圖分類號:X758 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2017)04(c)-0084-02
    中國的鎢資源儲量占到全球的70%以上,是名副其實的鎢礦資源大國[1]。我國現有的煉鎢企業大部分都采用堿分解-離子交換的工藝方法進行鎢的冶煉,即將鎢精礦進行堿煮,製成粗鎢酸鈉,之後進行溶液的除雜和pH調節,並使用離子交換柱逆流交換樹脂和鎢酸鈉溶液,此時溶液中的含砷化合物就會同時進入鎢酸鈉溶液,在之後的純化過程中便進入廢水中。此外,使用解吸劑將鎢從樹脂中分離之後,一般會使用氯化銨溶液再次注入離子交換柱中,這一過程將會產生大量的氨氮廢水。正是由於這種製鎢原理,煉鎢廠在製備鎢的過程中往往會產生大量的含砷及氨氮廢水,有的甚至可能超過國家排放標準數十倍。
    眾所周知,砷是一種毒性極強的化學元素,砷化合物可以和人體內細胞酶的巰基相結合並使該酶快速失活[2]。水中氨氮含量超標,會造成水體的富營養化。因此煉鎢廢水的處理是一個亟待解決的問題。目前來說,含砷廢水和氨氮含量超標的廢水在處理時一般采用物理法、化學法及生物法等方法。該文主要介紹鐵鹽沉澱-麥糟吸附相結合的廢水處理方法,並在實驗中確定相關處理工藝的參數範圍,以及分析評估處理效果,以期為今後煉鎢廢水的處理工作提供一定參考。
    1 實驗內容
    (1)該實驗考察不同鐵鹽種類和溶液pH值對於煉鎢廢水中砷的去除效果。
    (2)使用改性麥糟來處理廢水中的氨氮,主要分析研究麥糟改性的方式、溶液pH值以及反應時間等因素對廢水中氨氮的去除效果,同時對吸附動力學進行分析。
    (3)表1為該實驗中煉鎢廢水的各指標含量及排放標準的對比。
    2 結果與分析
    2.1 溶液pH值對鐵鹽除砷效果的影響
    實驗方法:三氯化鐵、硫酸鐵、硫酸亞鐵3種鐵鹽溶液分別進行除砷實驗,每次實驗都將廢水中Fe/As值固定在6左右,使用NaOH和HCl來調節廢水溶液中的pH值,再將溶液放置在磁力攪拌器上均勻攪拌約30 min,靜置後將沉澱過濾。
    實驗結果:當pH值被調整至7左右的時候,鐵鹽除掉砷的效果是******的;當溶液偏堿性之後,砷的去除率大幅降低。從不同鐵鹽的除砷效果來看,三價鐵總體優於二價鐵,當溶液pH值被控製在6~8之間時,三價鐵的除砷率均達到80%以上。對比三價鐵的性能,該次實驗***終選擇了更易溶解的三氯化鐵作為後續實驗的鐵鹽,並將實驗廢水溶液的pH值控製在7~8的範圍之間,以保證煉鎢廢水中砷化合物盡可能地去除。
    2.2 改性麥糟對氨氮去除效果的影響
    實驗方法:麥糟來源於某啤酒廠,在用水衝洗並去除雜質之後,將其放置於烘箱內以80 ℃烘烤24 h[3]。將已烘幹的麥糟取5 g分別在1 mol/L的NaOH、HCl、MgSO4溶液中浸泡超過12 h,再用蒸餾水衝洗,直至衝出的水pH值為7。之後,將衝洗幹淨的麥糟放於55 ℃的烘箱內烘12 h,將這3種烘幹的堿改麥糟、酸改麥糟和鹽改麥糟分別儲存備用。取之前經過鐵鹽沉澱後的廢水(pH=7)5份,各1 L,分別加入9 g未改性的麥糟、MgSO4固體以及3種改性麥糟[4]。將混合溶液放置於磁力攪拌器上攪拌至少30 min,***終測定不同麥糟及MgSO4固體對廢水中氨氮的去除程度。
    實驗結果:去除廢水中氨氮效果******的方式為使用鹽改麥糟進行吸附,鹽改麥糟的氨氮去除率達到40 %,遠遠高於其他吸附方法,其次是使用硫酸鎂固體吸附。盡管如此,堿改麥糟和酸改麥糟的除氨氮效果還是要優於未經改性的麥糟的。
    2.3 溶液pH值對氨氮去除效果的影響
    實驗方法:取之前經過鐵鹽沉澱後的廢水6份,分別加入一定量的鹽改麥糟使麥糟含量為9 g/L。使用NaOH和HCl調節pH值,將實驗廢水的pH值分別調節為5、6、7、8、9、10。將這6份混合溶液依次置於磁力攪拌器,攪拌不少於30 min,觀察並測定不同pH值對於氨氮去除效果的差異。
    實驗結果:氨氮的去除率與pH值成正比,即溶液pH值越高,廢水中氨氮的去除效果就越好。氨氮去除率pH值在9~10範圍之間達到******,約為89%。因此,能夠確定對氨氮效果去除******的pH值為9。
    2.4 反應時間對氨氮去除效果的影響
    實驗方法:取一定量之前經過鐵鹽沉澱後的廢水6份,並用NaOH溶液將其pH值調節為9,分別加入一定量的鹽改麥糟使麥糟含量為9 g/L。將這6份混合溶液依次置於磁力攪拌器,分別攪拌5 min、10 min、15 min、20 min、25 min和30 min,以考察不同反應時間對氨氮吸附效果的影響。
    實驗結果:在反應時間為20 min時,氨氮的去除率達到******(88%),溶液中殘留的氨氮濃度也相對較低。因此,能夠確定使用改性麥糟去除水中氨氮的******反應時間為20 min。
    因此,該實驗通過采用以上所得出的******方法處理煉鎢廢水之後,包括砷含量及氨氮含量等多項指標均達到《汙水綜合排放標準》的一級標準,水中的重金屬含量也遠遠低於容許含量,證明使用鐵鹽沉澱-麥糟吸附這種工藝方法對於煉鎢廢水的處理是可行且高效的。
    3 結論
    (1)三價鐵鹽對於廢水中砷的去除效果更好,且這一過程中溶液pH值******控製在7~8範圍內。
    (2)對於吸附材料而言,鹽改麥糟對於廢水中氨氮的去除率******;對於吸附時的酸堿度而言,溶液pH為9時,氨氮的去除率******;對於反應時間而言,當反應時間達到20 min時,氨氮的去除率******。
    (3)該實驗中煉鎢廢水處理後的各指標均達到國家汙水排放一級標準,充分證明使用鐵鹽沉澱-麥糟吸附這種工藝方法對於煉鎢廢水的處理是可行且高效的。