高浓度氯离子去除技术研究

发布时间：2019-10-13 08:18

【摘要】：工业污水及外排水中氯离子含量较高,若处理不达标排放,则会对水体自身平衡造成影响,严重时还会危害地下水和饮用水源。目前,工业污水及外排水中氯离子的处理方法主要有沉淀盐法,蒸发浓缩法,电化学法,离子交换法,氧化还原法等。上述方法中,沉淀盐法不仅处理效果好且方法简便易行,但由于投入与产出存在较大差距,且一直处于基础研究阶段,工业应用较少;蒸发浓缩法一般用于处理浓度较高的氯离子污水,但能耗较高,设备要求高;电吸附法适于处理浓度较低的氯离子污水,但要达到更好的效果,得通过升高电压或增大极板面积,上述方法均会提高成本和能耗;离子交换法是一种很早就采用的氯离子污水处理方法,采用时间较长,技术较为成熟,但离子交换树脂价格较高,再生时运行费用高以及再生过程较为复杂,且其表面微生物容易增殖;氧化还原法的水耗和电耗较大,成本较高。故需找到一种经济有效、成本低廉、环境友好的除氯方法。大多数工业污水及外排水中除了含有高浓度的Cl~-还含有大量的SO_3~(2-),以及在污水处理过程中一部分SO_3~(2-)转变成的SO_4~(2-)。因此,在去除污水中Cl~-的同时,还应去除其中的SO_3~(2-)和SO_4~(2-)。否则,不仅对正常工业生产有一定影响,还会危害周围的生态环境。经调查研究发现,利用超高石灰铝法,向含氯污水中加入CaO和NaAlO2,Ca2+和Al3+与Cl~-反应形成溶解度极小的钙铝氯层状化合物Ca4Al2Cl2(OH)12,是一种简便且经济有效的去除氯离子方法;利用氧化钙沉淀法可有效去除SO_3~(2-),即SO_3~(2-)和Ca2+可生成CaSO3,除去SO_3~(2-)。实验首先确定超高石灰铝法的n(Ca):n(Al):n(Cl)=12.0:3.6:1.0,研究了高速和中低速搅拌下去除Cl~-的实验条件。高速搅拌下,搅拌速度5000rpm、搅拌时间10min、反应温度20℃,Cl~-去除率达86.09%;中低速搅拌下,搅拌速度80rpm、搅拌时间20min、反应温度20℃,Cl~-去除率达73.67%。去除SO_3~(2-)的实验条件为n(Ca):n(S)=4.6:1.0,搅拌速度100rpm、反应温度20℃、搅拌时间20min,SO_3~(2-)的初始浓度为9387.00mg/L时,SO_3~(2-)的去除率可达98.67%。实验进一步探究了SO_3~(2-)在不同浓度时的去除效果;总反应时间和Cl~-浓度高低对Cl~-和SO_3~(2-)去除效果的影响;SO_3~(2-)和SO_4~(2-)对Cl~-去除效果的影响;最后,在去除Cl~-和SO_3~(2-)实验过滤所得沉淀中添加一部分CaO和NaAlO2,使二者达到实验的起始总用量,当SO_3~(2-)初始浓度不同时,探究其对原溶液中该两种离子的去除情况。
【图文】：

示意图,氯化铵结晶,垢下腐蚀,示意图

aCl2和 MgCl2，相较于含量较多的 NaCl，含量较少的 CaCl2和 MgC水解成 HCl，腐蚀设备；有机氯化物单独存在时不腐蚀设备，但在仍然会生成氯化氢，造成设备腐蚀[36]。在石化生产过程中，常见的点腐蚀和酸水冲刷腐蚀[37]。低温露点腐蚀是指在设备内表面，其温点温度时，气相流体中的氯化氢溶解于水蒸气形成的小水滴中，附表面，腐蚀设备；酸水冲刷腐蚀是指加氢装置中有机氯化物会和氢HCl，，溶解在水中形成盐酸，当物流的流速较高时会形成酸水冲刷腐学工业中大部分设备材料均是不同型号的不锈钢，故氯化物对不锈备腐蚀最主要的方面[41]。堵塞及垢下腐蚀是指在催化裂化过程中，原料中氮化物反应生成的过程中产生的氯化氢气体反应生成氯化铵。在预加氢产物换热器装氯化铵易发生结晶[42-43]，会影响该设备的下游装置，甚至造成一部堵塞，导致整个加氢系统压降加大，使一些设备失灵，不能正常运如图 1.2-1 所示:

水铝钙石

高浓度氯离子去除技术研究加入量、反应时间以及反应温度对除氯的影响，结果表硫酸铜 28g/L，40℃，反应 1h，pH=1.0，氯离子的浓度，去除率接近 60%[59]。法和锌粉法都是向含氯废水中加入一定量的铜粉或者成 CuCl 沉淀，从而除去溶液中的氯离子。以上两种方法在子浓度较高的工业废水中应用较少，但在氯离子含量较等行业应用较多[51]。铝法铝法是我们通常所指的石灰乳－铝盐法，也可称氯铝酸氯废水中加入钙盐和铝盐，在一定的条件反应生成难溶性此化合物也称作水铝钙石，达到除去氯离子的目的。
【学位授予单位】：兰州交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：X703

【参考文献】