磷酸銨鎂法回收稀土分離廢水中鎂及氨氮的研究
摘要:磷酸銨鎂法是一種有效的回收氨氮、磷和鎂的方法。本文通過熱力學計算,分析了反應過程及pH值對磷酸銨鎂生成的影響規律。根據理論分析結果,進行了pH值、磷源、加料方式等因素對氨氮、磷去除率的影響實驗。結果表明:以Na3PO4為磷源,通過向氮磷混合液中加入含鎂廢水,并控制反應液pH值為9時,氮磷鎂去除率均可達98%以上,得到沉淀物經X衍射分析為六水磷酸銨鎂。
關鍵詞: 磷酸銨鎂,鎂, 氨氮, 磷
中國稀土產業已占據世界主導地位,但隨產業規模的擴大,稀土冶煉分離的三廢問題,尤其是廢水的污染問題日益嚴重[ 1 ]。氧化鎂由于具有資源豐富、價格低廉、堿當量值高等特點,其在稀土非皂化冶煉分離中的應用量正在逐步增大[ 2 ],目前,對于高濃度的含鎂廢水都是不經處理直接排放到環境中,導致出現水體鹽度增加、土壤沙化等嚴重危害。但如果能將稀土冶煉廠產生的鎂、氨、磷等有害廢水加以轉化回收,既可變廢為寶增加經濟效益。磷酸銨鎂法就是一種有效回收氮、磷、鎂的方法,磷酸銨鎂以水合物形式存在,是一種難溶于水的化合物,其溶度積Ksp在25℃時僅為2. 5×10- 13,因此,磷酸銨鎂法氮磷鎂去除效率高,得到的磷酸銨鎂又是一種高效緩釋肥,具有較好的經濟價值[ 3, 4 ]。
國內外已開展了大量的磷酸銨鎂法回收氨氮和磷的研究,據報道對氨氮磷等的去除率均可達到90%以上,陳徉等的研究表明MAP法處理氨氮廢水去除率達97. 6%[ 4～13 ]。本文綜合考慮稀土冶煉中的含鎂廢水和氨氮廢水的回收問題,對磷酸銨鎂法處理鎂和氨氮廢水的工藝進行了系統研究。由于廢水排放標準中鎂的允許濃度沒有嚴格要求,因此,本研究重點考查氨氮和磷的回收率。
1 MAP反應機制研究
1. 1 M AP反應過程探討
NH+4的某些復鹽如NH4M gPO4•6H2O難溶于水,因此可利用此特性將水中的M g2 +和NH+4沉淀回收,向含氨氮和磷酸根廢水中加入鎂離子就會生成磷酸銨鎂沉淀,反應如下
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