除硫酸根的方法

不同生石灰投加量对SO
42-去除率不同,生石灰对SO
4
2-的去除效果并不显著,
最大去除率仅为40%左右,最佳投加量为7g/L,因为在反应过程中,生成的硫酸钙为微溶物,吸附在生石灰表面而形成了一层致密的硫酸钙薄膜,影响了Ca2+与SO42-的继续反应,并且随着生石灰的继续投加,因硫酸钙薄膜的保护作用,去除率反而下降。

生石灰+PAC对SO42- 的去除效果
聚合氯化铝PAC能中和电荷和压缩双电层,导致胶体微粒相互凝聚和架桥,在一定的水力条件下能与SO
4
2-形成较大的絮凝体,沉淀达到去除效果 ,因此在生
石灰最佳投加量(7g/L)反应后, 加入聚合氯化铝协同研究对SO
4
2-的去除效果。

生
石灰+PAC组合药剂对SO
4
2-的去除变化可以看出,PAC的最佳投加量为20mg/L,当PAC投加量小于20mg/L时,部分的胶体颗粒不能在压缩双电层等混凝机理的作用下去除,影响了去除效果,去除率较低;当混凝剂量大于20mg/L时,混凝的水解物不能以胶体为核,达到卷扫网捕的作用,悬浮在液体中,所形成的絮凝体吸附在颗粒的周围,达不到去除效果,去除率反而下降。

生石灰+PAC+PAM对SO42-的去除效果
为了增加絮凝的效果,提高矾花的形成和密实程度,在投加PAC后在投加助凝剂聚丙烯酰胺PAM,PAM是一种有机高分子絮凝剂,由丙烯酰胺聚合而成,在其分子的主链含烯酰胺PAM,PAM是有大量侧基----酰胺基,酰胺基的化学活性很强,可以和多种化合物反应而产生许多聚丙烯酰胺的衍生物,其分子链集团可在较远的各个颗粒间形成聚合物桥,增多了相互碰撞的次数,使部分中和胶粒迅速被吸附和桥接,能大大加强混凝絮状物的形成和沉淀。

在最佳生石灰投加量(7g/L)和最佳PAC投加量(20mg/L)反应后再加入PAM
进行试验研究,得出生石灰+PAC+PAM对SO
4
2-明显,最佳PAM投加量为10mg/L,小于10mg/L时,颗粒的碰撞机会少,絮凝体形成速度和沉降速度慢,去除率较低,但当PAM投加量大于10mg/L时,由于絮凝剂粒子的吸附点被迅速占领,减少了架桥的可能性,使得絮凝效果反而下降。

活性氧化铝是一种多孔性、高分散度的固体材料,有很大的表面积和通透性2-碰撞固体表面时,受到不平衡力的吸引而停留在固体表面,起到去除目能,当SO
4
的。

在最佳的混凝药剂处理后,在上清液中再加入活性氧化铝进行吸附。

根据吸附机理,投加量小于22g/L时,吸附以外层络合作用为主,吸附效果随着投加量的
2-吸附达到了饱和,吸增加而增加,但是当混凝剂大于22g/L后,由于吸附剂对SO
4
附效果随着投加量的增加效果并不明显,如20g/L增加到32g/L,处理率仅从88.2%增加到88.3%,从处理成本和效率分析,最佳活性氧化铝投加量为22g/L。

结论：
(1)采用生石灰+PAC+PAM+活性氧化铝工艺对废水中硫酸盐进行处理,最终处理后水中的硫酸盐去除率达到88.2%,完全可以满足用水水质要求,也能满足 重有色金属工业污染物排放标准要求。

2-的最佳投药量为石灰
(2)通过单因素试验和正交试验,本组合工艺去除SO
4
7g/L,PAC20mg/L,PAM10mg/L,活性氧化铝22g/L。

石灰、PAC、PAM及活性氧化铝的最佳搅拌速度分别为200、150、100、150r/min,石灰、PAC、PAM的最佳反应时间分别为18、14、12min,沉淀时间分别为30、25、20min,活性氧化铝的最佳吸附时间为50min。

(3)该组合工艺流程简单,处理效率高,运行稳定可靠,具有一定的抗冲击性
2-的急剧变化,能最大限度地减少硫酸盐废水外排对环能,能够适应外排水中SO
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2-含量高而导致回收利用率低的问题具境造成的污染,对目前大多数废水中因SO
4
有一定的实用价值。

泡沫法对SO42-的去除效果
本实验采用十六烷基三甲基氢氧化铵[(CH3)3NC16H33OH]为表面活性剂，是
阳离子表面活性剂，能电离成(CH3)3NC16H33+和OH−，在K
2SO
4
水溶液中能与K
2
SO
4
发生如下离子交换反应：
2(CH
3)
3
NC
16
H
33
OH+K
2
SO
4
→[(CH
3
)
3
NC
16
H
33
]
2
SO
4
+2KOH.
因此，在用泡沫分离技术除去水溶液中微量SO
42−过程中，SO
4
2−与
(CH
3)
3
NC
16
H
33
OH中的OH−交换而被吸附在气泡的气液界面上，从而在泡沫层被富集，
同时OH−留在了溶液中. 与其他的阳离子表面活性剂相比，十六烷基三甲基氢氧化铵在泡沫分离结束后不会在溶液中引入新的酸根离子.
沫分离法由于分离效率高、设备简单、能耗低而引起人们越来越多的关注，
吸附法
1、 NDS法用氢氧化锆作为离子交换体。

2ZrO(OH)2+NaSO4+2HCl——[ZrO(OH)]2 SO4+2NaCl+2H2O
且ZrO(OH)2对SO42-的吸附值随PH降低而升高，但若PH过低，将会发生以下反应：
ZrO(OH)2+2HCl——ZrOCl2+2H2O
ZrO(OH)2+4HCl——ZrCl4+3H2O
而ZrOCl2易溶于水，导致ZrO(OH)2流失，所以PH不宜过低。

即：ZrO(OH)2是一种极难溶物质，可再生循环使用，采购费用几乎是一次性的。

优点：无毒性，具有与钡法相接近的处理效果。

污染少，基本没有固体废物生成。

低硫酸根浓度、反应快、可适应性强。

膜法
去除硫酸根的传统方法有氯化钡法、氯化钙法、离子交换树脂法、深度冷冻法,但传统方法各有缺点。

1、化学沉淀法:即氯化钡法和氯化钙法,工作量大,运行成本高。

（1）氯化钡法
氯化钡法的基本原理是在盐水中加入BaC12使Ba2+与SO42-反应，生成BaSO4沉淀，然后澄清、分离，达到去除SO42-的目的。

优点：流程短、投资少。

缺点：①运行费用高，原料BaC12价格高，生产1 t烧碱的费用在50元以上；②BaC12有毒性，不环保，又影响正常生产，产生盐泥的黏度高，容易造成盐水返混，非常不易处理。

由于Ba2+的引人，盐水产生的二次污染对膜的影响也会较大。

目前大部分厂家采用该种方法去除SO42- 。

2、氯化钙法
氯化钙法的基本原理是利用Ca2+与SO42-反应，生成CaSO4 沉淀，然后澄清、分离，达到去除SO42-的目的。

该法应用较少，它最突出的优点是流程短。

缺点：主要表现在SO42-去除效率低，工艺上不宜控制；钙助剂的加入增加了Ca 2+的浓度，同时可能引入其他杂质离子，对盐水造成二次污染；另外，在反应过程中产生的盐泥量比较大，处理难度高，不符合国家节能减排产业政策。

所以对该种方法采用的不多。

(1)离子交换法:
(2)离子交换容量有限,须频繁再生。

强碱性阴离子树脂对无机酸根的吸附的一般顺序为：
SO42－> NO3－ > Cl－ > HCO3－ > OH－
弱碱性阴离子树脂对阴离子的吸附的一般顺序如下：
OH－> 柠檬酸根3－ > SO42－ > 酒石酸根2－ >草酸根2－ > PO43
－ >NO2－ > Cl－ >醋酸根－ > HCO3－
树脂法是采用专用树脂作为离子交换体，连续、有选择地脱除SO42-的工艺过程。

其中的树脂可以再生利用。

这种方法适用性广，不受SO42-含量的限制，而且反应快、自动化程度高、无固体废物、无毒、食盐损失少。

缺点是树脂吸附量有限，装填量大。

由于高运行费用的制约，这种方法在国内运用极少。

(3)深度冷冻法:
冷冻法是利用NaCI和 Na2SO4在水中的溶解度随温度的不同变化程度而进
行分离的。

NaC1溶解度随温度的变化不大，而 Na2SO4溶解度随温度的变化较大，在工艺上，盐水通过3级冷却温度由50℃降到一10℃，Na2SO4以水合结晶的形式大量析出，析出的结晶浆料经沉降、离心分离、干燥等制得芒硝。

一般盐水中的SO42-质量浓度高于30 g／L时，此法才有经济意义。

这种方法的特别之处就是废渣少，但也同时具有高能耗和高生产成本的不足。

膜法：
为克服传统方法的缺点,国内外许多机构致力
于把膜装置应用于去除硫酸根,国外已有数十套装置成功运转。

国内也已成功地开发出纳滤膜装置,并向国内氯碱企业推广。

目前,天津乐金渤海化学有限公司、烟台氯碱化工股份有限公司、新疆天业(集团)有限公司的纳滤膜装置均已经投入生产。

纳滤膜法去除硫酸根的操作费用低,效率高,无污染;投资大约是冷冻法的50%,运行费用大约是沉淀法的25%;截流下来的硫酸根还可制成芒硝出售;投产1～2a,即可收回一次投资费用。

膜法原理为盐水在膜两侧压差的推动下进行分子级选择性透过该工艺采用选择性纳滤膜(有机)，因此也叫纳滤膜法。

这种纳滤膜在一定条件下对2 价及高
价离子具有较高的截留率，但1价离子可以全部通过。

且在一定条件下，对硫酸钠截流率达99％，可以浓缩盐水中的SO42-，从而达到去除 SO42-的目的。

缺点：这种方法一次性投资略高，但具有运行费用低(生产1 t烧碱的费用约为15元)、环保(无污染，无废渣)、操作简单等优点。

纳滤膜法的投资大约是冷冻法的50％，运行费用大约是化学法的25％。

由于膜法去除SO42-环保而且运行费用低，近几年已在工业上大规模推广应用。

特点：纳滤膜法的关键在于膜，纳滤膜的孔径为0．5~1．0 nm。

从孔径上看，纳滤是介于反渗透及超滤之间。

反渗透膜孔小于1 nm，除水外其他无机盐均难透过；超滤膜孔径为10—100 nm，无机盐可以透过。

应用于脱硝的纳滤膜的孔径接近于反渗透膜，这种膜经过特殊处理后，对硫酸钠等2价化合物有较高的截留率。

种类：纳滤膜分为有机膜和无机膜两种。

无机纳滤膜主要是陶瓷膜，正处于开发应用阶段；有机纳滤膜国内也有少量生产，但工业化生产的纳滤膜主要来自美国、日本。

国内应用于脱硝的纳滤膜有5种型号，因各家专利保护层处理不同，尚没有统一的标准。

在生产应用状态下，纳滤膜寿命平均为24个月左右。