冶炼酸性废水除钙工艺分析论文.docx

冶炼酸性废水除钙工艺 　　冶炼酸性废水主要来源于冶炼厂湿法冶炼产生的废水，经过前期硫化等技术处理，酸性废水含重金属较低，可以重新回用，但输送该废水的管道经常堵塞，这是由于废水硬度较高在管道内壁产生水垢的缘由因此，降低酸性废水硬度成为冶炼企业必需解决的重要问题之一近30年来，为了解决上述问题，沉淀、离子交换、膜过滤等物理和化学技术得到了广泛的应用 　　离子交换法处理简洁，效率高，处理量大，出水水质好，无二次污染，但离子交换法使用的交换树脂简单失效，需经常更换再生，造成处理费用高且对预处理要求特别严格膜过滤法能耗低、占地少、维护简洁且处理效果稳定，但建筑费用和运行费用都较高传统沉淀法采纳石灰中和，再加碳酸钠沉淀，操作简洁，但石灰沉淀消耗废水中大量的硫酸，且增加溶液中的钙离子，后续添加碳酸钠用量大，溶液中引入钠盐 　　本文采纳草酸(H2C2O4)直接沉淀法，避免了废水中硫酸的铺张，从而节省处理成本和处理时间，且不引入钠盐，可以直接回收利用因此，采纳草酸直接沉淀法有效解决了冶炼酸性废水除钙的难题，为冶炼企业酸性废水除钙回收利用供应了一种新的工艺 　　1、试验部分 　　1.1 试验试剂和仪器 　　氯化钙，分析纯，上海国药集团化学试剂有限公司;硝酸，分析纯，上海国药集团化学试剂有限公司;草酸，分析纯，上海国药集团化学试剂有限公司;硫酸，分析纯，上海国药集团化学试剂有限公司;氢氧化钠，分析纯，上海国药集团化学试剂有限公司。

　　电感耦合等离子体原子放射光谱，ICAP6300，赛默飞世尔科技(中国)有限公司；电热恒温干燥箱，202-00，龙口市电炉制造厂有限公司；电子天平，JJ500，常熟市双杰测试仪器厂有限公司；集热式磁力加热搅拌器，DF-1，金坛市金城硕华仪器厂有限公司；循环水真空泵，SHZ-D(Ⅲ)，瑞德仪器设备有限公司;试验室级超纯水器，EPED-E2-20TH，南京易普易达科技进展有限公司；pH精密试纸，0.5～5.0，江苏顺和教学仪器有限公司 　　1.2 酸性废水样品组分 　　酸性废水取自山东恒邦冶炼股份有限公司南污水处理车间，用电感耦合等离子体原子放射光谱(ICP-AES)分析，结果如表1所示，其中酸性废水pH=1.0 　　1.3 试验方法 　　取肯定体积的酸性废水加入到1000mL烧杯中，烧杯放在水浴中加热，加入肯定量的草酸固体，加入搅拌子进行搅拌并盖上表面皿，肯定时间后，进行固液分别，滤液取样分析试验中参加反应的主要化学反应方程式如下： 　　CaCl2+H2C2O4=CaC2O4↓+2HCl(1) 　　1.4 检测方法 　　样品中钙离子浓度的测定采纳电感耦合等离子体原子放射光谱仪法。

依据标准：中华人民共和国国家环境爱护标准HJ776—2015《水质32种元素的测定电感耦合等离子体放射光谱法》详细检测方法如下 　　(1)钙离子标准系列溶液：分别移取钙离子标准贮存溶液(1000mg/L)0.00、0.20、2.00和5.00mL于1组200mL容量瓶中，以硝酸溶液[(硝酸)∶V(纯水)=1∶19]稀释至刻度，混匀此标准系列中钙离子质量浓度分别为0.00、1.00、10.00和25.00mg/L 　　(2)样品处理：待测液体过滤后移取5mL于150mL烧杯中，伴同试样做空白试验加10mL硝酸(分析纯)，用水清洗杯壁，加热溶解溶液中的盐类待体积蒸至1/3左右时取下冷却，将试液移入200mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀，过滤 　　(3)工作曲线的校准：在电感耦合等离子体放射光谱仪最佳工作条件下，先将上述配制好的钙离子标准系列溶液进行测定，测定后仪器系统软件自动生成标准工作曲线，此时查看标准工作曲线相关系数r值是否为0.999～1.0之间，若不是，重新测钙离子标准系列溶液，直到满意标准工作曲线相关系数r值为0.999～1.0之间 　　(4)样品测定：在标准工作曲线相关系数r值满意为0.999～1.0之间后，进空白试样和处理好的待测样品，样品测定完后，检测仪器依据标准工作曲线，自动进行数据处理，计算并输出钙离子质量浓度。

　　ICP-AES检测计算原理： 　　被测元素的含量以质量浓度W计，按下式计算，计算结果表示至小数点后一位 　　2、结果与争论 　　2.1 草酸用量对除钙效果的影响 　　取钙离子质量浓度为500mg/L的酸性废水(pH=1)，分别根据n(H2C2O4)∶n(Ca2+)为2∶1、4∶1、6∶1、8∶1和10∶1加入草酸，掌握反应温度为60℃，反应时间为2h，反应后固液分别，滤液取样分析分析结果如图1所示 　　由图1可以看出，在加入草酸用量n(H2C2O4)∶n(Ca2+)为2～8时，随着草酸用量的增加，处理后液体(后液)钙离子质量浓度随之降低，钙离子质量浓度由201.01mg/L降至20.11mg/L连续增加草酸的用量至n(H2C2O4)∶n(Ca2+)为10时，后液钙离子质量浓度几乎无明显变化，说明草酸最佳加入量为n(H2C2O4)∶n(Ca2+)为8∶1 　　2.2 反应温度对除钙效果的影响 　　取钙离子质量浓度为500mg/L的酸性废水(pH=1)，根据n(H2C2O4)∶n(Ca2+)为8∶1加入草酸，分别掌握反应温度为20、40、60、80和90℃，反应时间为2h，反应后固液分别，滤液取样分析。

分析结果如图2所示 　　由图2可以看出，在反应温度20～60℃范围内，随着反应温度的上升，后液钙离子质量浓度渐渐降低，说明适当增加反应温度，有利于草酸与钙离子向生成草酸钙反应的方向进行连续上升反应温度至90℃，后液钙离子质量浓度无显著性变化，说明60℃是最佳反应温度 　　2.3 反应时间对除钙效果的影响 　　取钙离子质量浓度为500mg/L的酸性废水(pH=1)，根据n(H2C2O4)∶n(Ca2+)为8∶1加入草酸，掌握反应温度为60℃，分别掌握反应时间为0.5、1.0、2.0、3.0和4.0h，反应后固液分别，滤液取样分析分析结果如图3所示 　　由图3可以看出，反应时间在0.5～2.0h范围内，随着反应时间的延长，草酸与钙离子反应越来越充分，后液钙离子质量浓度随之降低，连续延长反应时间，在2.0～4.0h范围内，后液钙离子质量浓度无明显变化，说明草酸与钙离子反应较为充分，不再连续向生成草酸钙的方向进行反应，因此选择2.0h为最佳反应时间 　　2.4 pH对除钙效果的影响 　　取钙离子质量浓度为500mg/L的酸性废水，分别用质量浓度为100g/L的氢氧化钠溶液调整pH=1、2、3、4和5，根据n(H2C2O4)∶n(Ca2+)为8∶1加入草酸，掌握反应温度为60℃，反应时间为2.0h，反应后固液分别，滤液取样分析。

分析结果如图4所示，图中用“pH”表示所对应的不同酸度 　　酸性废水酸度对草酸除钙效果的影响如图4所示，从图中可以看出：在酸度(pH=1～5)范围内，后液含钙离子质量浓度变化不明显，在19～22mg/L范围内波动，说明在酸度(pH=1～5)范围内，酸度对草酸除钙无显著性影响因此，采纳草酸除钙对酸性废水的酸度无明显要求，适应大部分冶炼企业酸性废水除钙离子 　　2.5 钙离子质量浓度对除钙效果的影响 　　取钙离子质量浓度为500mg/L的酸性废水，用纯水和氯化钙标准溶液调整酸性废水的含钙量，分别调整钙离子质量浓度为100、300、500、700和800mg/L，用硫酸掌握pH=1，根据n(H2C2O4)∶n(Ca2+)为8∶1加入草酸，掌握反应温度为60℃，掌握反应时间为2.0h，反应后固液分别，滤液取样分析分析结果如图5所示 　　酸性废水含钙量对草酸除钙效果的影响如图5所示，从图中可以看出：在酸性废水钙离子质量浓度100～800mg/L范围内，后液钙离子质量浓度随着初始酸性废水含钙离子量的增加略微上升，但整体上升幅度较小，后液钙离子质量浓度由15.1mg/L上升到38.5mg/L，说明在酸性废水钙离子质量浓度100～800mg/L范围内，酸性废水含钙量对草酸除钙效果影响较小。

通常硫酸体系下的酸性废水含钙离子量较低，由于该体系下存在以下反应平衡：Ca2++SO42-=CaSO4↓，因此钙离子浓度越高，越简单生成硫酸钙沉淀 　　3、结论 　　(1)草酸用量、反应温度和反应时间对后液钙离子质量浓度的影响较大，随着草酸用量的增加，温度的上升及反应时间的延长，后液钙离子质量浓度先降低后趋于平稳，最佳草酸加入量为n(H2C2O4)∶n(Ca2+)为8∶1，最佳反应温度60℃，最佳反应时间为2.0h 　　(2)酸性废水的酸度和含钙量对后液钙离子浓度的影响较小，削减酸度或转变含钙量，后液钙离子质量浓度都较低，低于40mg/L，这说明采纳草酸除钙适应范围广，对酸度和含钙量要求低。