萃取法去除脱硫废水中氯离子的实验研究

发布时间：2020-08-04 06:14

【摘要】：燃煤电厂的脱硫废水中含有大量的可溶性的离子,其中氯离子含量过高时由于废水回用会腐蚀脱硫系统的设备,导致脱硫废水既不能在脱硫系统中回用,也不能在自然系统中排放。因此需要将废水中率离子去除,目前脱硫废水中氯离子的去除方法由蒸发法、电解-电渗析、离子交换、膜交换等方法。本文针对脱硫废水中氯离子含量过高的问题,采用萃取法对脱硫废水中氯离子的去除进行实验研究。论文以配置氯化钙溶液模拟电厂脱硫废水,探究了萃取氯离子反应的最佳条件,实验表明当采用N235作萃取剂、正辛醇作稀释剂,稀释比为1:1,有机相与水相比为3:1,水相体积与每分钟的CO_2体积比为1:1.2,萃取反应时间为40min时,萃取剂对氯离子的萃取效果达到最佳,当氯离子浓度为20000mg/L时,萃取效率可达80%以上。在增加压力的条件下,氯离子的萃取效率会进一步增加。萃取生成的碳酸钙经过粒径检测属于纳米级碳酸钙,有着很高的工业价值。并且在实验时创新性的在反萃过程中采用向反萃液(氨水)中连续溶解NH_3的方法,使得反萃液能循环用于有机相的再生。不但解决了反萃过程产生废水的问题,而且在反萃液循环使用的过程中会析出具有工业价值的氯化铵晶体,从而降低废水处理成本。在反萃过程中存在有机相与反萃液分离不彻底的问题,经过实验,最终确定采用静电分离的方法或离心分离方法去除有机相中残留的反萃液。为了验证萃取法对实际电厂脱硫废水氯离子萃取的可行性,对实际电厂的脱硫废水进行了实验研究,研究表明在水中杂质离子(Na~+、Mg~(2+)、SO_4~(2-))干扰的情况下,氯离子的萃取效率与同浓度的氯化钙溶液相比有很大的下降。通过向废水中加入适量的石灰之后,废水中的Mg~(2+)、SO_4~(2-)可以基本上去除完全,脱硫废水的氯离子去除效率得到很大提高。经过实验表明当溶液水中只含有Na~+、Ca~(2+)、Cl~-三种离子并且Cl~-浓度一定时,Na~+含量越高,Cl~-的去除效率就越低,因此脱硫废水中Na~+的大量存在严重影响废水中氯离子的萃取效率。Na~+去除难度较大,经过对钠离子去除方法的比选,最终选择电解-电渗析法去除脱硫废水中的钠离子。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X773
【图文】：

湿法脱硫,石灰石,石膏

图 1.1 湿法脱硫的主要方法[12] 脱硫废水的来源石灰石—石膏湿法脱硫技术的主要流程如图 1.2 所示。石灰石—石膏湿法脱硫]是利用石灰石做脱硫剂，将石灰石经过破碎成粉末后，与水混合制成石膏浆在脱硫塔中与经过喷淋层雾化的石灰石浆液进行逆向接触，浆液可以吸收烟O2生成亚硫酸钙，亚硫酸钙在空气中被氧化成石膏（CaSO4）[15]，从而实现烟在石灰石—石灰湿法脱硫法中，烟气中的携带的可溶性氯化物进入到脱硫浆液经过旋流器后分离出来的废水在不断的回用过程中会导致水中盐分浓度的不及氯化物浓度不断的累积[16-18]。脱硫废水中氯离子的浓度过高对系统的影响一是引起设备和管道孔腐蚀以及设备的缝隙腐蚀[19]；二是降低吸收液的测 pH二氧化硫的溶解，降低脱硫效率；三是影响石膏后续的脱水，从而影响石膏

稀释剂,萃取效率,萃取剂,正辛醇

图 2.2 不同类型的稀释剂对氯离子的萃取效率图由图 2.2 可得，在同等反应条件下，正戊醇、正己醇和正辛醇作为稀释剂时，萃较好，均可达到80%左右。考虑到稀释剂溶于水会造成有机相的损失以及水中CO高，进而增加处理成本。由于醇类的溶解度随着碳链的增加而降低。故选用萃最高，溶解度较低的正辛醇作为最佳稀释剂。萃取剂与稀释剂的最佳配比在 N235 中加入稀释剂虽然可以改善萃取剂的性能，提高萃取剂的萃取能力，但入的稀释剂过少，则萃取剂的效率提高不明显；如果加入的稀释剂过多，则会稀释萃取剂，使得萃取剂浓度降低，从而影响萃取效率。因此需要探究出萃取释剂的最佳比例，使得萃取效果达到最佳。本文的实验中，用 N235 作为萃取剂，稀释效果最好的正辛醇作为稀释剂，进行与稀释剂的最佳配比实验。保持有机相与氯化钙溶液的比例恒定为 3:1，改变有

萃取剂,稀释比例,萃取效率,模拟废水

20图 2.3 不同稀释比例下萃取剂对模拟废水中氯离子的萃取效率图图 2.3 可得，随着稀释剂比例的增大，萃取效率逐渐增高，但是当稀释剂与萃超过 1:1 时，萃取率开始出现逐渐下降趋势，因此萃取剂与稀释剂的比例为应效率达到最大，即萃取剂与稀释剂的最佳配比为 1:1。有机相与水溶液的比例实验用 N235 作为萃取剂，稀释效果最好的正辛醇作为稀释剂，萃取剂与稀释 1:1 组成有机相，氯化钙溶液浓度为 20000mg/L，二氧化碳流量为 300ml/m与氯化钙溶液的比例分别取 1:3，1:2，1:1，2:1，3:1 以及 4:1，在搅拌机充分况下反应 2h，萃取结果见图 2.4 所示。

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