含钒工业废水中钒的分离回收方法研究

分离富集理论及技术

课程论文

钒的分离回收方法研究

姓名李祝

专业化学工程与技术

学号2111306021

任课教师余倩教授

完成时间2014年5月8日

摘要

伴随着工业的发展,重金属污染的问题越来越严重,同时对重金属处理技术的要求也越来越高，根据工业废水中重金属的性质，采取科学合理的方法分离重金属，提升工业废水处理水平，是水环境污染防治领域的主要课题。本文从多方面来探讨废水中分离回收钒。

关键字

工业废水；钒；微生物处理；分离回收；研究

Abstract:

With the development of industry,heavy mental pollution is getting worse,at the meantime the requirement of solving technology is becoming more and more important.Recording to the quality of heavy mental ,we can take different measures to divide them into different part.So,we should improve the level of technology.And this is the main topic of the water pollution field.In this paper,we discussed various aspects of vanadium separation and recovery of waste water.

Key words:

Industrial waste water;V;Microbial treatment;Separation and recovery;Research

1 绪论

在工业上，第一次世界大战时，钒合金钢已确立了牢固的地位。1960年以来,钒已广泛应用于有色合金中。钒化合物中,最重要的是氧化物和卤化物,主要用作催化剂。钒氧化物有多种价态如VO、VZO。、VOZ和VZOS,其中以五价化合物最稳定,实用价值最大,是制取其它钒化合物的原料。钒及其化合物广泛用于冶金、化工、机械、建筑、国防工业、造船、汽车、电子工业、仪器仪表及其它工业部门。钒以钒铁、钒化合物和金属钒的形式广泛用于国民经济各部门。钒铁是钢铁的重要添加剂,60年代以来,钒在钢铁工业中的作用急剧增大(1988年占钒消耗量的85%)。钒可提高钢铁的强度、韧性、延展性和耐热性,各种钒钢和合金的应用范围越来越广。钒在钢铁方面的消耗比例为:高强度钢34%,合金工具钢26%,高速钢17%,铸锻钢8%,其它15%。其中含钒高强度低合金钢(HSLA)广泛用于输油气管道、建筑、桥梁、钢轨、汽车部件、化工用高压容器和储存雌。在美国用于生产高强度低合金钢的钒占钢铁生产用钒的32%。

近年来，中国已成为世界上仅次于南非的钒出口大国,国内钒资源主要集中于攀西地区，钒资源利用已成为攀枝花市资源开发的一个重点，由于钒工业废水中含有高浓度的钒，铬离子,同时还含有高浓度的氨氮和钠离子，硫酸根离子,废水治理难度很大伴随攀枝花钒工业的发展,其工业废水对环境造成极大危害,钒工业废水处理成为急需解决的一个课题。

含钒较高的原油，原煤等燃料的燃烧,是导致钒进入大气环境的主要原因，进入大气中的钒,再通过降水，降尘过程向土壤和水体环境中扩散。钒也会随冶炼铁，铀以及玻璃，水泥，电子，冶金和磷灰石等工厂排放的三废进入土壤和水环境中川。

钒的生物毒害效应一般随价态提高而增大,在土壤和水环境中,对生态系统产生强烈影响的钒主要是v1+和v5+的化合物。环境中的钒可通过呼吸，饮水，食物等途径进入人体,对人体健康产生影响。临床证明人体钒摄入量过多,就会导致急，慢性中毒,v5+对呼吸道有明显的刺激作用。钒化物对肾脏，神经系统，造血系统，心血管系统都有严重的损伤并能导致明显的病理变化。钒的缓慢暴露也能够导致气管炎和支气管炎的发作,眼睛和皮肤的严重刺激,肺水肿和全身中毒。过度暴露的典型现象和症状包括心跳加速,舌头黑绿,皮肤皮疹性过敏,咳嗽和呼吸吃力。近50年来,由于化石能源消耗量持续增加,以及钒在催化剂和合金制造等行业的广泛应用,大气，水体和土壤中钒的含量逐步增加,并且己在生物圈中产生了明显的富集。因此,钒在环境中的去向及其对生态系统的影响引起了环境科学工作者的关注。20世纪80年代末,联合国环境规划署已建议将钒列到环境危险元素清单表的优先位置。

目前,国内外研究了治理含钒废水的方法[1-2], 这些方法可分为四大基本类型, 即物理法、化学法、物理化学法和生物法。

物理法主要有硅藻土吸附法、活性炭吸附法等；化学法主要有铁屑( 或硫酸亚铁) 沉淀法、二氧化硫沉淀法、钡盐法等; 物理化学法主要有离子交换法、TBP 萃取法、反渗透法、电解法等; 生物法主要有厌氧和好氧生物法。现在工业上对于含钒废水的处理大都采用化学沉淀法和离子交换法, 其中主要包括铁屑( 或硫酸亚铁) 沉淀法、离子交换法。

2 分离方法

2.1铁屑（硫酸亚铁）沉淀法

在处理含钒废水时主要包括中和与还原两个化学过程，即在还原过程中投加还原剂( 铁屑或硫酸亚铁）使V5+转变为V4+，在中和过程中投加氧化钙或氢氧化钠碳酸钠，从而使其沉淀。杨兴华[3]采用硫酸亚铁还原，石灰中和法处理三氧化二钒废水,处理后水质达到国家污水综合排放标准6(GB8978-96)中一级排放标准。目前该方法已经在工程上得到一定应用如德国鲁奇公司、意大利艾姆科公司以及四川川投峨眉铁合金厂都在采用类似方法处理含钒废水。

但此种废水处理方法易产生腐蚀钝化的现象,从而影响净水效果的稳定性, 因此不少研究者提出了一些改进措施, 欧阳玉祝,王继徽等[4]采用铁屑微电解一共沉淀法处理含钒废水介绍了其试验原理,考察了水pH铁屑用量,反应时间和废水的钒浓度等因素对钒去除率的影响。试验结果表明,在废水pH为2.5铁屑用量为12.5%。常温，反应时间为90min的条件下,钒的去除率可达97%以上。

程正东[5]研究发现,钒渣粒铁滚磨法可以实现沉钒废水的连续处理及粒铁的连续使用,从而可以减少处理设备投资,降低人劳动强度。

张丽洁等[6]研究处理三氧化二钒废水，通过实验处理攀钢三氧化二钒废水,提出其处理流程为一步法和二步法.经过处理出水均可达到污水综合排放标准6(GB 8978-1996).采用一步法对现有流程进行改造,改造后,每吨水的处理费用增加3.50元，既减少了环境污染，又不会造成很大的经济负担。

在含钒废水的净化研究中，采用焦亚硫酸钠和硫酸亚铁的方法，关键的方法改变还原剂投料比，反应时间及含钒污泥的量，这样对含钒废水的净化提出了新的方法。从硫酸工业的废催化剂中回收五氧化二钒早已引起世界各国的重视，前苏联在此起步较早，技术比较成熟，日本、美国也有很多专利报道。我国硫酸工业废钒催化剂中回收钒的工作开展较早，在上个世纪 80 年代，南化公司、成都工学院、北京矿业学院、镇江冶炼厂、平顶山 987 化工厂等都作过大量实验，