電滲析處理石煤提釩廢水
摘 要：采用循環(huán)式電滲析器處理石煤提釩過(guò)程中產(chǎn)生的大量高鹽度、富含重金屬的酸性廢水。結(jié)果表明：在不 同電壓條件下，淡水箱中的鹽度在脫鹽開(kāi)始時(shí)變化顯著，隨著脫鹽的進(jìn)行，鹽度變化逐漸趨于平緩；55 V 時(shí)的平 均脫鹽速率為19.84 mg/(L·s)，約為25V 時(shí)脫鹽速率的3 倍；電流隨時(shí)間都表現(xiàn)出先上升再下降的變化趨勢(shì)，55 V 時(shí)的單位能耗為25 V 時(shí)的2 倍。脫鹽過(guò)程中，陰離子的脫除順序?yàn)镃l−、SO4 2−。試驗(yàn)中單臺(tái)循環(huán)式電滲析的最大 淡水產(chǎn)率為78%，淡水可回收用于工業(yè)生產(chǎn)或排放。
關(guān)鍵詞：電滲析；高鹽廢水；釩；石煤
石煤是我國(guó)特有的一種含釩資源。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó) 南方7 省含釩石煤中V2O5 的儲(chǔ)量達(dá)1.197 9 億噸，是 國(guó)內(nèi)釩鈦磁鐵礦中V2O5 的7 倍，比其它國(guó)家V2O5 的 地質(zhì)總儲(chǔ)量還多。隨著鋼鐵、化工等行業(yè)對(duì)釩的需 求逐年上升，利用石煤提取釩在我國(guó)正日益受到重 視。由于釩在石煤中特殊的賦存狀態(tài)，大部分石煤 需經(jīng)加鹽焙燒才能保證釩具有較高的產(chǎn)率和回收率， 但加鹽焙燒工藝帶來(lái)的主要問(wèn)題就是會(huì)產(chǎn)生大量高鹽 度廢水。大量隨意排放這種高鹽度、高礦化度水體會(huì) 給環(huán)境造成很大的危害。高含鹽水體能加速電化學(xué) 反應(yīng)，嚴(yán)重腐蝕、損害生產(chǎn)設(shè)備；如排入農(nóng)田，由于 其含鹽量大大高于農(nóng)田灌溉用水標(biāo)準(zhǔn)[6]，可造成土地 鹽漬化、土壤板結(jié)、農(nóng)作物爛死，給生態(tài)環(huán)境和當(dāng)?shù)?居民的生活以及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)嚴(yán)重的負(fù)面影響。因此，對(duì)高鹽廢水進(jìn)行綜合處理，實(shí)現(xiàn)該類水體的二次 利用或無(wú)害排放對(duì)于我國(guó)石煤資源的環(huán)境友好型開(kāi)發(fā) 利用具有重要的意義。 高鹽廢水的處理方法目前主要分為膜法和熱法兩 大類，膜法由于能耗低、投資小和操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)在 其中占主導(dǎo)地位。反滲透和電滲析是目前應(yīng)用最為 廣泛的膜法脫鹽技術(shù)，但前者存在著對(duì)水質(zhì)要求較高、 淡水產(chǎn)率低、膜易結(jié)垢等缺點(diǎn)[9]，而電滲析技術(shù)在這 些方面具有較大的優(yōu)勢(shì)。因此，本文作者主要研究電 滲析器對(duì)石煤提釩廢水的處理，以期推動(dòng)電滲析器在 該類廢水處理中的應(yīng)用。
1實(shí)驗(yàn)
1.1 試驗(yàn)儀器和方法
研究所用的循環(huán)式電滲析裝置如圖1 所示。膜堆 組裝方式為一級(jí)二段式，采用鈦涂釕電極，陰陽(yáng)膜采 用國(guó)產(chǎn)某新型異相離子交換膜，膜面積為160 mm× 520 mm，膜對(duì)數(shù)為50，濕陽(yáng)膜厚約0.90 mm，濕陰膜 厚約0.88 mm，隔板厚為1 mm。廢水陽(yáng)離子含量用電 感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀(ICP-AES，Perkin- Elmer) 測(cè)定； 陰離子含量用離子色譜(DIONEX® ICS-1500) 測(cè)定；懸浮固體(SS)和化學(xué)需氧量(COD) 的測(cè)定據(jù)《水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法》[10]；pH 值用精 密pH 儀(上海精科 PHS-3C)測(cè)定；電導(dǎo)用電導(dǎo)率儀(上 海精科DDS-307A)測(cè)定；溶液鹽度通過(guò)電導(dǎo)−鹽度標(biāo) 準(zhǔn)曲線換算得到。
………………
2 結(jié)果與分析
3 結(jié)論
1) 石煤提釩廢水的重金屬離子濃度、SS 含量和 鹽度較高，利用石灰−純堿−混凝沉淀法對(duì)進(jìn)行預(yù)處理 后，可有效除去其中的重金屬離子和SS，但對(duì)去除鹽 度沒(méi)有效果。經(jīng)石灰−純堿−混凝沉淀法預(yù)處理后的廢 水可以滿足電滲析的進(jìn)水要求。
2) 電滲析脫鹽過(guò)程中，在不同的電壓條件下，淡 水箱鹽度呈單調(diào)下降的趨勢(shì)，且鹽度在脫鹽開(kāi)始時(shí)下 降明顯，隨著脫鹽的進(jìn)行，鹽度變化逐漸趨于穩(wěn)定； 電流隨時(shí)間呈現(xiàn)出先升高后降低的特征；25 V 時(shí)的單 位能耗約為55 V 時(shí)的50%，但平均脫鹽速率卻只有 55 V 條件下的33%。
3) 不同電壓條件下，Cl−濃度在脫鹽初期變化顯 著，隨著脫鹽進(jìn)行而逐漸趨于穩(wěn)定，SO4 2−濃度開(kāi)始變 化較小，在脫鹽中期變化明顯，最后與Cl−一樣趨于 穩(wěn)定。陰離子的脫除順序?yàn)镃l−、SO4 2−。淡水箱的pH 值隨時(shí)間不斷降低，到脫鹽終點(diǎn)時(shí)pH 從10.12 下降到 9 左右。本研究中單臺(tái)電滲析的最大淡水產(chǎn)率為78%， 淡水可回用于工業(yè)生產(chǎn)或排放。
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