反冲洗过滤器电渗析处理石煤提钒废水

Posted 2023-01-12 脱盐

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反冲洗过滤器采用循环式电渗析器处理石煤提钒过程中产生的大量高盐度、富含重金属的酸性废水。结果表明：在不同电压条件下，淡水箱中的盐度在脱盐开始时变化显著，随着脱盐的进行，盐度变化逐渐趋于平缓；55V时的平均脱盐速率为19.84mg/(L·s)，约为25V时脱盐速率的3倍；电流随时间都表现出先上升再下降的变化趋势，55V时的单位能耗为25V时的2倍。脱盐过程中，阴离子的脱除顺序为Cl、SO4。试验中单台循环式电渗析的最大淡水产率为78%，淡水可回收用于工业生产或排放。
石煤是特有的一种含钒资源。据统计，南方7省含钒石煤中V2O5的储量达1.1979亿吨，是钒钛磁铁矿中V2O5的7倍，比其它国家V2O5的地质总储量还多。随着钢铁、化工等行业对钒的需求逐年上升，利用石煤提取钒正日益受到重视。由于钒在石煤中特殊的赋存状态，大部分石煤需经加盐焙烧才能保证钒具有较高的产率和回收率，但加盐焙烧工艺带来的主要问题就是会产生大量高盐度废水。大量随意排放这种高盐度、高矿化度水体会给环境造成很大的危害。高含盐水体能加速电化学反应，严重腐蚀、损害生产设备；如排入农田，由于其含盐量大大高于农田灌溉用水标准，可造成土地盐渍化、土壤板结、农作物烂死，给生态环境和当地居民的生活以及工农业生产带来严重的负面影响。因此，对高盐废水进行综合处理，实现该类水体的二次利用或无害排放对于石煤资源的环境友好型开发利用具有重要的意义。高盐废水的处理方法目前主要分为膜法和热法两大类，膜法由于能耗低、投资小和操作简单等优点在其中占主导地位。反渗透和电渗析是目前应用最为广泛的膜法脱盐技术，但前者存在着对水质要求较高、淡水产率低、膜易结垢等缺点，而电渗析技术在这些方面具有较大的优势。因此，莱金源主要研究电渗析器对石煤提钒废水的处理，以期推动电渗析器在该类废水处理中的应用。
1实验
1.1试验仪器和方法
研究所用的循环式电渗析装置。膜堆组装方式为一级二段式，采用钛涂钌电极，阴阳膜采用某新型异相离子交换膜，膜面积为160mm×520mm，膜对数为50，湿阳膜厚约0.90mm，湿阴膜厚约0.88mm，隔板厚为1mm。废水阳离子含量用电感耦合等离子体原子发射光谱仪(ICP-AES，Perkin-Elmer)测定；阴离子含量用离子色谱(DIONEXICS-1500)测定；悬浮固体(SS)和化学需氧量(COD)的测定据《水和废水监测分析方法》；pH值用精密pH仪测定；电导用电导率仪测定；溶液盐度通过电导、盐度标准曲线换算得到。
2结论
1)石煤提钒废水的重金属离子浓度、SS含量和盐度较高，利用石灰、纯碱、混凝沉淀法对进行预处理后，可有效除去其中的重金属离子和SS，但对去除盐度没有效果。经石灰、纯碱、混凝沉淀法预处理后的废水可以满足电渗析的进水要求。
2)电渗析脱盐过程中，在不同的电压条件下，淡水箱盐度呈单调下降的趋势，且盐度在脱盐开始时下降明显，随着脱盐的进行，盐度变化逐渐趋于稳定；电流随时间呈现出先升高后降低的特征；25V时的单位能耗约为55V时的50%，但平均脱盐速率却只有55V条件下的33%。
3)不同电压条件下，Cl、浓度在脱盐初期变化显著，随着脱盐进行而逐渐趋于稳定，SO42、浓度开始变化较小，在脱盐中期变化明显，最后与Cl、一样趋于稳定。阴离子的脱除顺序为Cl、SO42、。淡水箱的pH值随时间不断降低，到脱盐终点时pH从10.12下降到9左右。淡水可回用于工业生产或排放。