Oczyszczanie ścieków zawierających kwasy

Ścieki kwaśne to ścieki o wartości pH mniejszej niż 6. Ze względu na różne rodzaje i stężenia kwasów, ścieki kwaśne można podzielić na ścieki kwaśne nieorganiczne i ścieki kwaśne organiczne. Ścieki silnie kwaśne i ścieki słabo kwaśne; Ścieki monokwaśne i ścieki polikwaśne; Ścieki kwaśne o niskim stężeniu i ścieki kwaśne o wysokim stężeniu. Zazwyczaj ścieki kwaśne, oprócz zawartości pewnej ilości kwasu, często zawierają również jony metali ciężkich i ich sole oraz inne szkodliwe substancje. Ścieki kwaśne pochodzą z wielu źródeł, w tym z odwadniania kopalń, hydrometalurgii, walcowania stali, powierzchniowej obróbki kwasowej stali i metali nieżelaznych, przemysłu chemicznego, produkcji kwasów, barwników, elektrolizy, galwanizacji, włókien sztucznych i innych sektorów przemysłu. Najczęściej występującymi ściekami kwaśnymi są ścieki z kwasem siarkowym, a następnie ścieki z kwasem solnym i azotowym. Każdego roku Chiny odprowadzają prawie milion metrów sześciennych kwaśnych odpadów przemysłowych. Jeśli ścieki te zostaną bezpośrednio zrzucone bez oczyszczenia, spowodują korozję rurociągów, zniszczenie upraw, szkodzenie rybom, uszkodzenia statków i pogorszenie stanu środowiska. Kwaśne ścieki przemysłowe muszą zostać oczyszczone przed odprowadzeniem, aby spełnić krajowe normy dotyczące odprowadzania. Ścieki kwaśne można poddać recyklingowi i ponownie wykorzystać. Do oczyszczania kwaśnych odpadów przemysłowych można wybrać metody takie jak: obróbka solna, zagęszczanie, neutralizacja chemiczna, ekstrakcja, metoda żywic jonowymiennych, separacja membranowa itp.

1. recykling soli

Tak zwane wysalanie polega na użyciu dużej ilości nasyconej wody solnej w celu wytrącenia niemal wszystkich zanieczyszczeń organicznych z kwasu odpadowego. Metoda ta prowadzi jednak do powstania kwasu solnego i wpływa na odzysk i wykorzystanie kwasu siarkowego w kwasie odpadowym, dlatego zbadano metodę wysalania zanieczyszczeń organicznych z kwasu odpadowego za pomocą nasyconego roztworu wodorosiarczanu sodu.
Kwas odpadowy zawiera kwas siarkowy i różne zanieczyszczenia organiczne, głównie niewielką ilość kwasu 6-chloro-3-nitrotolueno-4-sulfonowego oraz różne izomery inne niż kwas 6-chloro-3-nitrotolueno-4-sulfonowy, wytwarzane z toluenu w procesie sulfonowania, chlorowania i nitryfikacji. Metoda wysalania polega na użyciu dużej ilości nasyconej wody morskiej w celu wytrącenia niemal wszystkich zanieczyszczeń organicznych z kwasu odpadowego. Metoda recyklingu z wysalaniem pozwala nie tylko usunąć różne zanieczyszczenia organiczne z kwasu odpadowego, ale także odzyskać kwas siarkowy i ponownie wprowadzić go do cyklu produkcyjnego, co pozwala zaoszczędzić koszty i energię.

2. Metoda prażenia

Metodę prażenia stosuje się do lotnych kwasów, takich jak kwas solny, które są oddzielane od roztworu poprzez prażenie w celu uzyskania efektu odzysku.

3. Metoda neutralizacji chemicznej

Zasadowa reakcja kwasowo-zasadowa H+(aq)+OH-(aq)=H2O jest również ważnym elementem oczyszczania ścieków zawierających kwasy. Powszechne metody oczyszczania ścieków zawierających kwasy obejmują neutralizację i recykling, wzajemną neutralizację ścieków kwasowo-zasadowych, neutralizację leków, neutralizację filtracyjną itp. Na początku działalności niektórych chińskich przedsiębiorstw hutniczych większość z nich stosowała metodę neutralizacji kwasowo-zasadowej do oczyszczania ścieków po trawieniu kwasem solnym i siarkowym, tak aby wartość pH osiągnęła normę zrzutu. Węglan sodu (soda kalcynowana), wodorotlenek sodu, wapień lub wapno jako surowce do neutralizacji kwasowo-zasadowej są powszechnie stosowane, a wapno jest tanie i łatwe w produkcji.

4. Metoda ekstrakcji

Ekstrakcja ciecz-ciecz, znana również jako ekstrakcja rozpuszczalnikowa, jest operacją jednostkową wykorzystującą różnicę rozpuszczalności składników w surowcu ciekłym w odpowiednim rozpuszczalniku w celu uzyskania separacji. Podczas oczyszczania ścieków zawierających kwas konieczne jest zapewnienie pełnego kontaktu ścieków zawierających kwas z rozpuszczalnikiem organicznym, tak aby zanieczyszczenia w kwasie odpadowym zostały przeniesione do rozpuszczalnika. Wymagania dotyczące ekstrahenta są następujące: (1) kwas odpadowy jest obojętny, nie reaguje chemicznie z kwasem odpadowym i nie rozpuszcza się w kwasie odpadowym; (2) zanieczyszczenia w kwasie odpadowym mają wysoki współczynnik podziału w ekstrahencie i kwasie siarkowym; (3) cena jest niska i łatwa do uzyskania; (4) łatwe do oddzielenia od zanieczyszczeń, małe straty podczas strippingu. Do typowych ekstrahentów należą benzen (toluen, nitrobenzen, chlorobenzen), fenole (surowy difenol kreozotowy), węglowodory halogenowane (trichloroetan, dichloroetan), eter izopropylowy i N-503.

5. metoda żywicy jonowymiennej

Podstawową zasadą oczyszczania odpadów zawierających kwasy organiczne za pomocą żywicy jonowymiennej jest to, że niektóre żywice jonowymienne mogą absorbować kwasy organiczne z roztworów kwasów odpadowych i wykluczać kwasy nieorganiczne oraz sole metali, co pozwala na rozdzielenie różnych kwasów i soli.

6. metoda separacji membranowej

W przypadku kwaśnych ścieków można również zastosować membranowe metody oczyszczania, takie jak dializa i elektrodializa. Odzysk kwasu odpadowego z wykorzystaniem membrany opiera się głównie na zasadzie dializy, która jest napędzana różnicą stężeń. Całe urządzenie składa się z membrany do dializy dyfuzyjnej, płyty dozującej ciecz, płyty wzmacniającej, ramy płyty przepływowej cieczy itp. i osiąga efekt separacji poprzez rozdzielenie substancji w ściekach.

7. metoda krystalizacji chłodzącej

Metoda krystalizacji z chłodzeniem to metoda obniżania temperatury roztworu i wytrącania substancji rozpuszczonej. Jest ona stosowana w procesie oczyszczania kwasu odpadowego, gdzie zanieczyszczenia zawarte w kwasie odpadowym są schładzane w celu odzyskania roztworu kwasu spełniającego wymagania i nadającego się do ponownego użycia. Na przykład, odpadowy kwas siarkowy odprowadzany z procesu płukania acylowego w walcowni zawiera dużą ilość siarczanu żelaza(II), który jest oczyszczany w procesie zatężania-krystalizacji i filtracji. Po usunięciu siarczanu żelaza(II) poprzez filtrację, kwas może być zawrócony do procesu trawienia stali w celu dalszego wykorzystania.

Krystalizacja z chłodzeniem ma wiele zastosowań przemysłowych, co ilustruje proces trawienia w obróbce metali. W procesie obróbki stali i obróbki mechanicznej, roztwór kwasu siarkowego jest powszechnie stosowany do usuwania rdzy z powierzchni metalu. Dlatego recykling zużytego kwasu może znacznie obniżyć koszty i chronić środowisko. Krystalizacja z chłodzeniem jest wykorzystywana w przemyśle do realizacji tego procesu.

8. Metoda utleniania

Metoda ta jest stosowana od dawna, a jej zasada polega na rozkładzie zanieczyszczeń organicznych w odpadowym kwasie siarkowym za pomocą utleniaczy w odpowiednich warunkach, tak aby mogły one zostać przekształcone w dwutlenek węgla, wodę, tlenki azotu itp., a następnie oddzielone od kwasu siarkowego, co umożliwia oczyszczenie i odzysk odpadowego kwasu siarkowego. Powszechnie stosowanymi utleniaczami są nadtlenek wodoru, kwas azotowy(V), kwas nadchlorowy, kwas podchlorawy, azotan(V), ozon itd. Każdy utleniacz ma swoje zalety i ograniczenia.