M201处理有色工业废水中毒害元素汞研究

2022-03-21版权声明我要投稿

  摘要:M201是一种高效聚结分离剂,可以用于处理有色工业废水中的毒害元素汞。本文采用M201处理有色工业废水中的毒害元素汞,研究了M201添加量、反应温度、混合时间、气浮时间、通气速度和酸度对汞脱除率的影响。试验结果表明,每升污酸原液中,M201的一般添加量为6~20 mL;温度升高会导致M201分解,降低脱汞效果;当温度为室温,M201与污酸原液的混合时间为10 min,气体流速为0.1 L/min,酸度较低时,汞脱除效果最好。

  关键词:有色工业废水;M201;毒害元素;汞脱除;

  有色金属冶炼行业是我国汞(Hg)产出量最大的行业之一,主要来源于精矿的高温焙烧/熔炼过程,汞在高温下释放,然后进入烟气,烟气中大部分的汞被烟尘收集设备收集,最后经过处理富集于各种副产物中[1,2]。其中,输入污酸的汞占精矿汞输入量的56.3%~71.7%。因此,污酸中汞污染控制水平直接影响有色冶炼行业的汞排放情况。目前,有色冶金污酸中汞的处理工艺主要包括中和硫化法[3,4]、生物制剂法[5]、石灰中和法[6,7]、硫化-石灰铁盐法[8]和石灰铁盐法[9],但存在难以实现深度净化,低浓度、高活性的脱汞石膏渣易引发环境二次污染等问题。

  本文针对国内某公司冶金过程污酸中汞的深度净化难题,创新性地采用高效聚结分离剂M201处理污酸中的汞,使废水中的汞在一定条件下与胶体颗粒吸附,通过物理化学的手段分离聚结的胶体,进而将目标物从废水中分离出来,有效控制冶金污酸处理过程的汞污染。

1 试验部分

  1.1 试验原料

  试验采用国内某冶炼厂产出的污酸,其呈白灰色和浑浊状,有刺鼻性二氧化硫气味,污酸原液成分如表1所示。

  1.2 试验方法

  取250 mL污酸原液于烧杯中,加入一定量的M201试剂,然后进行搅拌;过段时间后,停止搅拌,将混合液倒入气浮柱内,以一定的流速鼓入空气;待空气鼓入量充足后,停止鼓气,从下侧出口排出溶液,即得到脱汞后液。

2 结果与讨论

  2.1 M201添加量对Hg脱除率的影响

  M201添加量对Hg脱除率的影响如图1所示。试验条件如下:温度为室温,混合时间为10 min,气浮时间为10 min,空气流量为0.1 L/min,混合搅拌转速为350 r/min。试验过程中加入M201试剂后,M201与溶液里的金属离子反应,立刻形成棕色絮状沉淀。停止搅拌后,絮状物沉淀于烧杯底部,混合液倒入气浮柱后,在气泡的作用下,其很快团聚并上浮。

  由图1可以看出,当每升污酸原液中M201试剂添加量为0.8 mL时,汞脱除率达到71.49%,溶液中残余汞含量为134 mg/L;加入试剂至6 mL时,汞脱除率达到99.55%,溶液中残余汞含量为2.1 mg/L;继续增大试剂用量,脱汞效果增幅不再明显,后续试验选择M201加入量为6 mL。

  2.2 反应温度对Hg脱除率的影响

  反应温度对Hg脱除率的影响如图2所示。试验条件如下:每升污酸原液中,M201添加量为6 mL,混合时间为10 min,气浮时间为10 min,空气流量为0.1 L/min,混合搅拌转速为350 r/min。

  由图2可以看出,试验温度对汞脱除率的影响较大,升高温度不利于汞的脱除,在室温20 ℃的条件下,汞脱除率最高;当温度升高至70 ℃后,汞脱除率较低,溶液中汞残余量最高,这是由于升高温度会影响M201试剂性能,温度过高时,试剂会分解,进而降低M201的团聚性能,最后影响汞脱除率。因此,优先选择室温进行试验。

  2.3 混合时间对Hg脱除率的影响

  混合时间对Hg脱除率的影响如图3所示。试验条件如下:每升污酸原液中,M201添加量为6 mL,温度为室温,气浮时间为10 min,空气流量为0.1 L/min,混合搅拌转速为350 r/min。

  由图3可以看出,混合时间对汞脱除率的影响较大,延长混合时间增大了残余汞含量,降低了汞的脱除效果,这是由于M201与汞混合很快,短时间就能完成混合,继续延长混合时间,在搅拌的作用下,将聚合物打碎,分散于溶液中,使得汞含量增多。由此可见,混合时间无须太长,只要完成混合,及时进行气浮分离有利于汞的脱除,混合时间10 min即可。

  2.4 气浮时间对Hg脱除率的影响

  气浮时间对Hg脱除率的影响如图4所示。试验条件如下:M201添加量为6 mL,温度为室温,混合时间为10 min,空气流量为0.1 L/min,混合搅拌转速为350 r/min。

  由图4可以看出,随着气浮时间的延长,残余汞含量整体上呈微弱下降趋势,说明气浮时间对于汞的脱除稍有影响。气浮时间延长,使得聚合物稳定处于溶液顶部,有利于汞的脱除,实现汞与污酸分离。

  2.5 通气速度对Hg脱除率的影响

  通气速度对Hg脱除率的影响如图5所示。试验条件如下:每升污酸原液中,M201添加量为6 mL/L,温度为室温,混合时间为10 min,气浮时间为10 min,混合搅拌转速为350 r/min。

  由图5可以看出,气体流速对汞的脱除影响不是很大,但是太高的气量会降低脱除效果,这是由于气量太大,超过胶体聚结的受力范围,使得所形成的聚结物被打散,重新分散于溶液中,不利于汞的脱除。试验中可以观察到,气量增大会显著提高聚合物上浮速度,短时间内聚合物就浮于表面,但气泡剧烈扰动会导致部分聚合物破碎下沉,重新上浮,如此往复,不利于汞的脱除。

  2.6 酸度对Hg脱除率的影响

  不同生产工艺或者不同原料产出的污酸酸度有所不同,为了查明酸度对汞脱除的影响,本研究进行了不同酸度条件的试验,酸度分别为27、46、108、137、140 g/L,如图6所示。试验条件如下:每升污酸原液中,M201添加量为6 mL,温度为室温,混合时间为10 min,气浮时间为10 min,空气流量为0.1 L/min,混合搅拌转速为350 r/min。

  由图6可以看出,酸度对汞的脱除影响较大,当污酸原液添加M201试剂后,汞能够降至2.1 mg/L。加入硫酸提高酸度后,汞脱除率降低,说明高酸度不利于汞的高效脱除,因此在实际生产中优先考虑进行低酸度的汞脱除。

  污酸的主要成分在不同的冶炼工艺下有很大的差别,不同冶炼行业产生的污酸含酸量一般介于40~100 g/L,根据以上酸度试验数据可以看出,在此范围内,脱汞率能够达到99%,但低酸度脱汞效果更优。

3 结论

  M201添加量是影响脱汞效果的关键因素,添加量增多能够大幅度提高脱除效果,每升污酸原液中,M201的一般添加量为6~20 mL;温度会影响M201的稳定性,温度升高会导致M201分解,降低脱汞效果,室温使用为宜;M201与污酸混合速度很快,较短的混合时间和气浮时间即可完成污酸的混合,时间过长会加剧液体扰动,使得胶体聚合物碎化,不利于降低溶液的残余汞含量,一般时间在10 min即可;气体流速对汞脱除率的影响不是很大,但是太高气量会超过胶体聚结受力范围,打碎聚合物,降低脱除效果,一般控制在0.1 L/min即可;酸度增高,汞脱除率降低,优先考虑进行低酸度的汞脱除。

参考文献

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  [8] 彭丽花,董佳.铁氧体法处理电镀废水实验研究[J].广东化工,2010(11):107-120.

  [9] 冯彬,张利民.电镀重金属废水治理技术研究现状及展望[J].江苏环境科技,2004(3):38-40.

作者:程辉 单位:中南钻石有限公司

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