Очищення стічних вод, що містять кислоту

Кислі стічні води – це стічні води зі значенням pH менше 6. Залежно від різних типів та концентрацій кислот, кислі стічні води можна розділити на неорганічні кислі стічні води та органічні кислі стічні води. Сильнокислі стічні води та слабокислі стічні води; Монокислі стічні води та полікислі стічні води; Низькоконцентровані кислі стічні води та висококонцентровані кислі стічні води. Зазвичай кислі стічні води, крім вмісту певної кількості кислоти, часто також містять іони важких металів та їх солі, а також інші шкідливі речовини. Кислі стічні води надходять з широкого кола джерел, включаючи шахтні дренажні системи, гідрометалургію, прокат сталі, поверхневу кислотну обробку сталі та кольорових металів, хімічну промисловість, виробництво кислот, барвники, електроліз, гальваніку, штучні волокна та інші промислові сектори. Поширеними кислими стічними водами є сірчанокислі стічні води, за якими йдуть солянокислі та азотнокислі стічні води. Щороку Китай скидає майже мільйон кубічних метрів промислових кислотних стічних вод. Якщо ці стічні води скидати безпосередньо без очищення, це призведе до корозії трубопроводів, пошкодження врожаю, шкоди рибі, пошкодження суден та руйнування навколишнього середовища. Промислові кислі стічні води повинні бути очищені відповідно до національних стандартів скидів перед скиданням, кислі стічні води можна переробляти та повторно використовувати. Під час обробки стічної кислоти можна обрати такі методи, як обробка сіллю, метод концентрування, метод хімічної нейтралізації, метод екстракції, метод іонообмінної смоли, метод мембранного розділення тощо.

1. переробка солі

Так зване висолювання полягає у використанні великої кількості насиченої солоної води для осадження майже всіх органічних домішок у відхідній кислоті. Однак цей метод призведе до утворення хлоридної кислоти та вплине на відновлення та використання сірчаної кислоти у відхідній кислоті, тому було досліджено метод висолювання органічних домішок у відхідній кислоті насиченим розчином бісульфату натрію.
Відпрацьована кислота містить сірчану кислоту та різні органічні домішки, які в основному являють собою невелику кількість 6-хлор-3-нітротолуол-4-сульфонової кислоти та різні ізомери, крім 6-хлор-3-нітротолуол-4-сульфонової кислоти, що утворюються з толуолу в процесі сульфування, хлорування та нітрифікації. Метод висолювання полягає у використанні великої кількості насиченої солоної води для осадження майже всіх органічних домішок у відпрацьованій кислоті. Метод переробки з висолюванням може не тільки видалити різні органічні домішки у відпрацьованій кислоті, але й рекуперувати сірчану кислоту для подальшого виробництва, заощаджуючи кошти та енергію.

2. Спосіб смаження

Метод випалу застосовується до леткої кислоти, такої як хлоридна кислота, яку відокремлюють від розчину випалом для досягнення ефекту відновлення.

3. Метод хімічної нейтралізації

Кислотно-лужна реакція H+(aq)+OH-(aq)=H2O також є важливою основою для очищення кислотовмісних стічних вод. Поширені методи очищення кислотовмісних стічних вод включають нейтралізацію та рециркуляцію, взаємну нейтралізацію кислотно-лужних стічних вод, нейтралізацію ліків, фільтраційну нейтралізацію тощо. На початку існування деяких чорнометалургійних підприємств Китаю більшість із них використовували метод кислотно-лужної нейтралізації для обробки стічних вод, отриманих від травлення соляною та сірчаною кислотами, щоб значення pH досягло стандартного рівня скидання. Карбонат натрію (кальцинована сода), гідроксид натрію, вапняк або вапно як сировина для кислотно-лужної нейтралізації зазвичай використовуються дешево та легко виготовляється.

4. Метод екстракції

Рідинно-рідинна екстракція, також відома як екстракція розчинником, – це одинична операція, яка використовує різницю в розчинності компонентів у рідині сировини у відповідному розчиннику для досягнення розділення. Під час очищення стічних вод, що містять кислоту, необхідно забезпечити повний контакт стічних вод, що містять кислоту, та органічного розчинника, щоб домішки у стічній воді переносилися в розчинник. Вимоги до екстрагента: (1) стічна кислота повинна бути інертною, не вступати в хімічну реакцію з стічними водами та не розчинятися у стічних водах; (2) домішки у стічних водах повинні мати високий коефіцієнт розподілу між екстрагентом та сірчаною кислотою; (3) ціна повинна бути низькою та легкодоступною; (4) легко відокремлюватися від домішок, невеликі втрати при відпарюванні. До поширених екстрагентів належать бензол (толуол, нітробензол, хлорбензол), феноли (креозотний сирий дифенол), галогеновані вуглеводні (трихлоретан, дихлоретан), ізопропіловий ефір та N-503.

5. метод іонообмінної смоли

Основний принцип обробки рідких органічних кислотних відходів іонообмінною смолою полягає в тому, що деякі іонообмінні смоли можуть поглинати органічні кислоти з розчину відпрацьованих кислот та виключати неорганічні кислоти та солі металів для досягнення розділення різних кислот та солей.

6. метод мембранного розділення

Для кислотних рідких відходів також можна використовувати методи мембранної обробки, такі як діаліз та електродіаліз. Мембранне відновлення рідких кислот в основному використовує принцип діалізу, який зумовлений різницею концентрацій. Весь пристрій складається з дифузійної діалізної мембрани, пластини для дозування рідини, армуючої пластини, рами пластини для потоку рідини тощо, і досягає ефекту розділення шляхом розділення речовин у рідких відходах.

7. метод кристалізації з охолодженням

Метод кристалізації з охолодженням – це метод зниження температури розчину та осадження розчиненої речовини. Він використовується в процесі обробки відпрацьованих кислот, де домішки у відпрацьованій кислоті охолоджуються для отримання розчину кислоти, який відповідає вимогам і може бути використаний повторно. Наприклад, відпрацьована сірчана кислота, що виводиться з процесу промивання ацилу прокатного стану, містить велику кількість сульфату заліза, який обробляється процесом концентрування-кристалізації та фільтрації. Після видалення сульфату заліза фільтрацією кислоту можна повернути в процес травлення сталі для подальшого використання.

Кристалізація з охолодженням має багато промислових застосувань, які тут ілюструються процесом травлення в обробці металу. У процесі обробки сталі та механічної обробки розчин сірчаної кислоти зазвичай використовується для видалення іржі з поверхні металу. Тому переробка відпрацьованої кислоти може значно знизити витрати та захистити навколишнє середовище. Кристалізація з охолодженням використовується в промисловості для досягнення цього процесу.

8. Метод окислення

Цей метод використовується вже давно, і принцип полягає в розкладанні органічних домішок у відпрацьованій сірчаній кислоті окислювачами за відповідних умов, щоб її можна було перетворити на вуглекислий газ, воду, оксиди азоту тощо, та відокремити від сірчаної кислоти, щоб відпрацьовану сірчану кислоту можна було очистити та відновити. Зазвичай використовуються такі окислювачі, як перекис водню, азотна кислота, хлорна кислота, гіпохлорнуватиста кислота, нітрат, озон тощо. Кожен окислювач має свої переваги та обмеження.