電滲析處理石煤提釩廢水
摘 要：采用循環式電滲析器處理石煤提釩過程中產生的大量高鹽度、富含重金屬的酸性廢水。結果表明：在不 同電壓條件下，淡水箱中的鹽度在脫鹽開始時變化顯著，隨著脫鹽的進行，鹽度變化逐漸趨于平緩；55 V 時的平 均脫鹽速率為19.84 mg/(L·s)，約為25V 時脫鹽速率的3 倍；電流隨時間都表現出先上升再下降的變化趨勢，55 V 時的單位能耗為25 V 時的2 倍。脫鹽過程中，陰離子的脫除順序為Cl−、SO4 2−。試驗中單臺循環式電滲析的最大 淡水產率為78%，淡水可回收用于工業生產或排放。
關鍵詞：電滲析；高鹽廢水；釩；石煤
石煤是我國特有的一種含釩資源。據統計，我國 南方7 省含釩石煤中V2O5 的儲量達1.197 9 億噸，是 國內釩鈦磁鐵礦中V2O5 的7 倍，比其它國家V2O5 的 地質總儲量還多。隨著鋼鐵、化工等行業對釩的需 求逐年上升，利用石煤提取釩在我國正日益受到重 視。由于釩在石煤中特殊的賦存狀態，大部分石煤 需經加鹽焙燒才能保證釩具有較高的產率和回收率， 但加鹽焙燒工藝帶來的主要問題就是會產生大量高鹽 度廢水。大量隨意排放這種高鹽度、高礦化度水體會 給環境造成很大的危害。高含鹽水體能加速電化學 反應，嚴重腐蝕、損害生產設備；如排入農田，由于 其含鹽量大大高于農田灌溉用水標準[6]，可造成土地 鹽漬化、土壤板結、農作物爛死，給生態環境和當地 居民的生活以及工農業生產帶來嚴重的負面影響。因此，對高鹽廢水進行綜合處理，實現該類水體的二次 利用或無害排放對于我國石煤資源的環境友好型開發 利用具有重要的意義。 高鹽廢水的處理方法目前主要分為膜法和熱法兩 大類，膜法由于能耗低、投資小和操作簡單等優點在 其中占主導地位。反滲透和電滲析是目前應用最為 廣泛的膜法脫鹽技術，但前者存在著對水質要求較高、 淡水產率低、膜易結垢等缺點[9]，而電滲析技術在這 些方面具有較大的優勢。因此，本文作者主要研究電 滲析器對石煤提釩廢水的處理，以期推動電滲析器在 該類廢水處理中的應用。
1實驗
1.1 試驗儀器和方法
研究所用的循環式電滲析裝置如圖1 所示。膜堆 組裝方式為一級二段式，采用鈦涂釕電極，陰陽膜采 用國產某新型異相離子交換膜，膜面積為160 mm× 520 mm，膜對數為50，濕陽膜厚約0.90 mm，濕陰膜 厚約0.88 mm，隔板厚為1 mm。廢水陽離子含量用電 感耦合等離子體原子發射光譜儀(ICP-AES，Perkin- Elmer) 測定； 陰離子含量用離子色譜(DIONEX® ICS-1500) 測定；懸浮固體(SS)和化學需氧量(COD) 的測定據《水和廢水監測分析方法》[10]；pH 值用精 密pH 儀(上海精科 PHS-3C)測定；電導用電導率儀(上 海精科DDS-307A)測定；溶液鹽度通過電導−鹽度標 準曲線換算得到。
………………
2 結果與分析
3 結論
1) 石煤提釩廢水的重金屬離子濃度、SS 含量和 鹽度較高，利用石灰−純堿−混凝沉淀法對進行預處理 后，可有效除去其中的重金屬離子和SS，但對去除鹽 度沒有效果。經石灰−純堿−混凝沉淀法預處理后的廢 水可以滿足電滲析的進水要求。
2) 電滲析脫鹽過程中，在不同的電壓條件下，淡 水箱鹽度呈單調下降的趨勢，且鹽度在脫鹽開始時下 降明顯，隨著脫鹽的進行，鹽度變化逐漸趨于穩定； 電流隨時間呈現出先升高后降低的特征；25 V 時的單 位能耗約為55 V 時的50%，但平均脫鹽速率卻只有 55 V 條件下的33%。
3) 不同電壓條件下，Cl−濃度在脫鹽初期變化顯 著，隨著脫鹽進行而逐漸趨于穩定，SO4 2−濃度開始變 化較小，在脫鹽中期變化明顯，最后與Cl−一樣趨于 穩定。陰離子的脫除順序為Cl−、SO4 2−。淡水箱的pH 值隨時間不斷降低，到脫鹽終點時pH 從10.12 下降到 9 左右。本研究中單臺電滲析的最大淡水產率為78%， 淡水可回用于工業生產或排放。
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