化学沉淀反应在化工工业废水处理中的应用
吴丹娥
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吴丹娥,. 化学沉淀反应在化工工业废水处理中的应用[J]. 应用化学学报,2023.1. DOI:10.12721/ccn.2023.157230.
摘要: 化学工业的发展为国内社会经济的发展提供了强大的动力,近年来,污水排放激增,沿河流域饮用水污染必然加重。处理化工废水成为急需解决的问题,否则会产生氮、磷等污染物导致化工废水过度污染,对农业和居民使用水产生严重的影响。故本文分别针对含有不同化学成分的工业废水,分析与研究化学沉淀反应在废水处理中的应用效果。
关键词: 化学沉淀;化工工业;废水处理
DOI:10.12721/ccn.2023.157230
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一、引言

目前在许多地方,生活水污染问题日益恶化是直接由排放未经处理的污水以及工业废水导致的。尽管工业兴起,但污水占总量的70%以上。故经济发展的同时,也增加了环境污染的程度。因此,近年来我们越来越重视污水处理,积极引用国外先进技术经过多轮努力,污染得到了进一步控制。

然而,中国仍然没有实现废水协调处理的目标,问题仍然存在。尽管全国各地开始引进降低污染物含量的新技术,通过方法的不断创新,新的处理方法也迅速出现,但化工废水处理效果并不理想,仍需提高重视水平。

近年来,国内中小企业违规排放现象频繁,工业废水往往未经处理排放,造成严重污染问题。在严重水污染的影响下,一旦人们长时间饮用水资源,它将会有害于身体健康,影响着社会的持续健康发展,故合理利用化学沉淀反应针对于化工工业废水处理是十分必要的。

二、含磷废水处理中的应用

含磷化工废水的主要来源是含磷农药和含磷化学品以及以磷等为主要原料的化工产品。随意排放含磷超标的化工废水极有可能造成水体富营养化问题严重,产生含磷农药的废弃物水还含有有机磷,这是高度生物毒性的,因为加强含磷废水的有效处理具有十分重要的意义。从废水处理成本和实际除磷效果来看,化学沉淀法具有明显的优势。可选除磷沉淀剂包括铁盐、钙盐、铝盐。

PO43-与Fe3+、Ca2+、Al3+能发生化学沉淀反应,在特定的环境和条件下能发生络合、生成和吸收对附着的聚磷酸盐沉淀物进行沉淀处理,以加速凝固聚合物和固液分离处理能实现高效除磷。通过聚合氯化铝、聚二甲基二烯丙基氯化铵、化工在一定的环境条件下,废水中的磷元素会发生沉淀。在此条件下,选择合理的投加比可大大提高除磷效率降低化工废水中磷的比例。

工业零件生产需要进行磷化处理,这就会产生大量含磷的工业废水。例如,一个零件工厂使用CaCl2是处理生产车间排放的含磷废水的沉淀剂。显然,操作方法方便,经过多次提高后获得的药物比例除磷效果好。此外,在电路板的化学电生产中电镀环节还会产生一定量的含磷工业废水、废水中磷主要以磷酸盐和亚磷酸酯的形式存在,由于稳定以及固定剂和络合剂的存在,传统的除磷方法难以应用。这样可以选择工艺相对成熟的醋酸钙与废水结合,由于亚磷酸盐大部分在沉淀反应中,同时选择石灰乳去除正磷酸盐、Zn2+等悬浮物,最后选择其他方法完成废水处理。

三、含砷废水处理中的应用

砷化物通常用于化学工业,如农药和化肥原料、生产废水如果不经过处理,会含有大量的砷化物。若处理随意排放会造成砷污染。以化工废水为主,其中砷(+Ⅴ)酸和砷(+Ⅲ)酸存在,砷(+Ⅲ)酸较多。化学沉淀法除砷主要有三种方法,分别是絮凝共沉法、硫化法、中和沉淀法。

从实际应用的角度来看,在含砷化工废弃物的处理上。最常用的处理水的方法是絮凝共沉淀法。采用絮凝共沉淀法在化工废水中加入氢氧根对废水进行调控pH环境,加入离子使废水形成碱性胶体,如Fe2+, Mn2+, Al3+,使废水中的砷化合物和其他杂质则更好地吸附在胶体表面,最终形成沉淀实现砷的完全去除。硫化法常用来处理废水中的砷Na2S、NaOH等作为硫化剂的性价比高,因为工艺难度低,沉淀反应效果快,可进行规模化并深入应用。利用NaOH浸出硫化物沉淀,即可有效去除砷,并可提供废水中的有色金属回收支持。

从中和沉淀法应用角度分析,配合其他沉淀法,与中和沉淀法相比,废水处理成本较低,工业难度正常。中和沉淀法的反应原理主要是在pH值中使用砷在高环境下,容易产生盐沉淀。采用中和沉淀法,选择氢氧化钙作为中和剂,促进化工废水的处理砷酸钙沉淀是由+5砷形成的。粒度小,沉淀速度慢,难以保证脱砷处理,其结果达不到废水排放标准,因此经常与其他方法一起使用确保化工废水处理的质量和效果。由此可见中和沉淀可作为预处理工艺,降低处理成本。

四、含氨氮废水处理中的应用

化工生产废水的排放量大,氨氮浓度高,因而具有较强的生物毒性,水体富营养化的发生大部分是由于氮元素超标导致的。由稀土工业、化肥工业产生的废水氨氮浓度高于其他化工废水。利用磷酸铵镁是化学沉淀法处理废水中氨氮的主要方法,该法因其处理后的氮可回收而得到广泛应用。

采用磷酸铵镁沉淀工艺制得的鸟粪石产品可作为化工原料使用,具有推广应用的实际价值。鸟粪石料可通过热分解、碱处理等方法回收。净化处理后可作为添加剂,尤其是磷酸铵镁沉淀剂能有效保留中氮、镁等元素。

化肥行业重油裂解后会形成炭黑。炭黑洗涤化工废水中氨氮含量较高。因此选择MgCl2·6H2O和Na2HPO4·12H2O生成沉淀法可以方便有效地去除化工废水中的高浓度废水高浓度的氨氮,又能使炭黑留存,从而保证化工废水处理效果和质量均达到排放标准。

从稀土工业生产的角度,稀土生产环节的需要原材料经过彻底清洗,确保稀土得到充分利用。在此过程中,会形成含有大量氨氮的工业废水。稀土工人萃取分离法可用于高浓度氨氮废水的处理。而萃取剂和碳酸氢铵洗剂等萃取介质的氨氮含量保持不变。因此,无法达到较好的氨氮去除效果。因此化学沉淀法可以处理含高浓度氨氮的工业废水。值得注意的是,稀土的生产会产生工业废水定量的Ca2+,不利于磷酸镁铵沉淀过程的发挥作用,所以Na2CO3应进行预处理,形成CaCO3沉淀防止Ca2+影响后续废水处理。

五、含重金属离子废水处理中的应用

(一)含铅的废水

含铅化工废水的处理方法主要有化学沉淀法和生物法降解、离子交换、吸附、电解等。其中,由于化学沉淀法投入成本少,操作难度一般,操作管理方便,因而常用于处理含铅废水。采用化学沉淀法处理铅废水主要有三种工艺,即氢氧根沉淀工艺和磷化工艺沉淀工艺,铁氧体沉淀工艺。沉淀反应的原理大都一致,主要是沉淀剂与废水中的铅反应形成沉淀物质通过过滤除去。

从实际应用来看,氢氧根沉淀工艺较好,该工艺使用的沉淀剂主要包括氢氧化镁,石灰,烧碱,纯碱等。氢氧根沉淀工艺的应用要求重金属铅与氢氧根离子反应析出,不溶性沉淀物的形成主要依赖于废水中的氢氧根离子和重金属浓度,在pH 9.2 ~ 9.5范围内,当pH值大于9.5时,Pb(OH)2的沉淀效果较好。pH值越高,反溶越明显,Pb(OH)2析出效果会越来越差。

(二)含铬的废水

含铬废水的处理方法主要有化学沉淀法和生物降解法溶液,电解还原,离子交换,光催化。现在,离子交换法在长期应用中拥有相对成熟的技术体系,脱铬效果显著。该方法具有重要意义,可作为主要的扩展方法。但是化学工业废水中的铬浓度较高,因此离子交换法需要消耗一定量的离子交换树脂,吸附处理后很难再生。因此,离子交换法不适用于化工废水的处理技术和成本要求。由于Cr(+Ⅵ)和Cr(+Ⅲ)易絮凝,混凝剂沉淀剂反应,且絮凝沉淀剂价格低,来源广物产丰富,废水处理效果好,因此化学沉淀法被广泛应用在各种含铬废水的处理中。

六、结语

总而言之,化工废水处理是一项复杂的任务和专业综合性高的工作,需要结合废水科学的具体情况明智地使用治疗技术。目前,化学沉淀法用于处理化工工业废水处理是最常用和最有效的方法。工业废水中各种重金属和有机化合物的化学性质,使它与各种试剂发生化学沉淀反应,并辅以过滤等处理措施,可获得良好的废水处理效果和质量,配合部分沉淀物可回收,故采用化学沉淀法处理化工废水具有推广应用价值。此外,从化工行业从生产角度看,化学沉淀法与其他方法相比具有优势成本低,操作难度一般,操作管理需求低等特点对提高化工生产管理效率具有积极的作用。

参考文献:

[1]韩晴晴.化学沉淀反应在化工工业废水处理中的应用[J].化工管理,2022,No.653(02):54-56.

[2]吕晋芳,赵扬,李芳等.矿冶含砷废水的净化处理技术[J].矿产保护与利用,2021,41(01):53-60.

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