工业酸性废水处理方法及离子交换树脂的应用

工业酸性废水处理方法及离子交换树脂的应用

化工厂、化纤厂、金属表面处理行业、电镀行业在制酸、酸化过程中都会排放大量的酸性废水，因此工业酸性废水处理必须达到国家排放标准才可以排放，酸性废水还可以回收利用，今天给大家介绍工业酸性废水处理的8种方法，处理废酸时可以选择盐处理、浓缩、中和、萃取、离子交换树脂、膜处理等。

工业酸性废水的8种处理方法

1.离子交换树脂法

离子交换树脂处理有机酸废液的原理是利用一些离子交换树脂从废酸溶液中吸收有机酸，排除无机酸和金属盐，并将不同的酸和盐分离。

例如β-萘磺酸（NSA）是一种重要的染料中间体，生产过程中会产生大量的β-萘磺酸废液，废液COD值高，色度深，pH=2，含有1%左右的H2SO4，是最难处理的有机废液之一。李长海采用弱碱性阴树脂分离β-萘磺酸，该树脂具有较高的选择性和吸附能力。通过再生印支860树脂，可以有效地将β-萘磺酸从废液中分离出来。

离子交换法是德国拜耳公司研发的专利除硫酸盐技术，用于除硫酸盐的离子交换树脂为E304/88，其功能基团为聚酰胺。试验结果表明，当氯化钠质量浓度为100～150克时，用E304/88树脂进行交换，盐水中硫酸盐质量浓度降至0.2g/L左右，当硫酸盐质量分数达到50%左右时，交换循环完成，交换容量约为15g/L树脂，之后树脂返回树脂中。流出的硫酸盐可冷冻生产芒硝，也可不经回收直接排放。

2. 盐沉淀回收利用

盐析是利用大量饱和盐水将废酸中几乎所有有机杂质沉淀出来的过程，但此方法会产生盐酸，影响废酸中硫酸的回收利用。因此研究了一种利用饱和硫酸氢钠溶液盐析去除废酸中有机杂质的方法。

废酸中含有硫酸和各种有机杂质，有机杂质主要有甲苯在磺化、氯化、硝化过程中生成的6-氯-3-硝基甲苯-4-磺酸和6-氯-3-硝基甲苯-4-磺酸，除各种异构体外。盐析是使用大量的饱和盐水，几乎所有的有机杂质都可以在废酸中沉淀出来。

采用盐析回收法不但可以除去废酸中的各种有机杂质，而且可以回收硫酸进行循环生产，节省成本和能源。

3. 烘焙方法

将煅烧过的头发置于盐酸等挥发性酸中，通过烘烤与溶液分离，即可获得修复效果。

对盐酸洗涤废水进行喷雾焙烧处理研究，将过滤后的废水经盐酸回收再利用进入预浓缩器，达到预定浓度后精矿用泵送入焙烧炉，经喷枪从炉顶喷入炉内。

雾化的盐酸废液在炉内受热分解成氯化氢气体和氯化亚铁，氯化亚铁在高温下被空气氧化成氧化铁，氧化铁一部分沉降到炉底，另一部分经旋风分离器从炉顶的氯化氢气体中分离出来，氯化氢排至下一道生产工序处理，氧化铁经旋风分离器分离至喷淋分解炉底部。

氧化铁经抽风机排入袋式除尘器，进入氧化铁粉仓，含氯化氢气体经旋风分离器进入预浓缩器，冷却后的气体由预浓缩器底部排至吸收塔顶部，气体中的氯化氢在吸收塔顶部被喷淋状洗涤水吸收，在塔底生成再生盐酸。

采用喷雾焙烧法处理盐酸酸洗废水具有良好的环境效益和经济效益，此方法不产生新的污染物，废气也能达标排放，同时回收的盐酸可以循环利用，Fe2O3粉体可以作为生产颜料的原料，也可以作为生产软磁材料、永磁体等磁性材料的主要原料，既可以消除对水资源和土壤的危害，又可以实现资源回收，满足可持续发展的要求。

4.膜分离法

对于酸性废液，也可采用透析、电渗析等膜处理方法。

膜法回收废酸主要是基于浓度差驱动的透析原理，整个装置由扩散透析膜、液体分布板、强化板、液流板等组成，通过对废液中的物质进行分离，达到分离的效果。

这种膜具有选择性，并不是让每一个离子都平等的通过。首先，阴离子膜的骨架带正电，具有吸引溶液中带负电的水合离子、排斥带正电的水合离子的特性。因此，在浓度差的作用下，废酸侧的阴离子被吸引，顺利透过膜到水侧。同时，由于H+的水合半径较小，带电荷较少，按照电中性的要求，也会带正电的离子。金属盐的水合离子半径越大，H+越先透过膜，从而将废液中的酸分离出来。

透析法的缺点是处理量不大，导致扩散透析设备规模较大；回收酸的浓度受平衡浓度的限制，即回收酸的浓度不能高于原料废酸的浓度；回收后的残液不能直接排放。

膜回收与电膜回收（ED）。由于产品和生产工艺的原因，排放的工业废酸中往往含有多种金属离子，采用ED法可以实现金属离子和废酸的回收。对于含有铜、铁、镍离子的硫酸废水，即使硫酸质量浓度高达200g/L，金属离子质量浓度高达59%，采用ED法也能取得良好的硫酸回收效果。

膜生物反应器：化工厂产生的酸碱废水中，难降解物质的COD、BOD、SS含量很高。采用浸没式筛网结构中空纤维膜组件MBR处理酸碱废水，该MBR由6组SM-L型膜组件组成，处理水量为220m3/d，实际膜通量为0.20m3/(M2·d)。出水SS几乎为零，COD去除率大于95%。

5.化学中和法

H(AQ)OH-(AQ)?水是最基本、最重要的酸碱反应式，也是处理酸性废水的重要基础。处理酸性废水的常用方法有中和循环、酸碱废水相互中和等。在盐酸酸洗废水的中和氧化置换工艺中，傅志娟等从盐酸酸洗废水无害化、资源化的角度出发，采用中和法，对盐酸酸洗废水的中和氧化过程进行了理论分析，通过对工艺流程的研究，获得了最佳工艺参数。

国内一些钢铁企业早期大多采用酸碱中和法处理盐酸、硫酸酸洗废水，使其pH值达到排放标准。酸碱中和法的原料有碳酸钠、氢氧化钠、石灰石或石灰，最常用的是石灰，其价格便宜，易生产。

6. 提取方法

液液萃取（LLE）又称溶剂萃取，是利用原溶液中各组分溶解度的差异，在适当的溶剂中分离的单元操作。在酸性废水处理中，酸性废水与有机溶剂充分接触，使废酸中的杂质转化为溶剂。对萃取剂的要求是：（1）废酸呈惰性，不与废酸发生化学反应，不溶于废酸；（2）废酸中的杂质在萃取剂与硫酸之间的分配系数高；（3）廉价易得；（4）易于与杂质分离，汽提损失小。常用萃取剂有苯（甲苯、硝基苯、氯苯）、苯酚（杂酚油粗双酚）、卤代烃（三氯乙烷、二氯乙烷）、异丙醚、N-503等。

我国粗苯精制工艺大多采用硫酸洗涤，每年产生废酸约5万吨。李梅香等在粗苯精制废酸再生研究中，采用粗苯酚作为萃取剂，萃取效果最佳，在最佳萃取条件下，萃取后的再生酸呈透明淡黄色，废酸CODcr由13.56×104mg/L降至9.61g/L，COD_(Cr)去除率约为30%。

以宋忠玉为例，研究了含硝基苯废酸的萃取工艺，讨论了萃取剂用量、萃取温度对萃取效果的影响，获得了最佳萃取条件。

例如研究了以40%三异辛胺、25%辛醇、35%航空煤油为萃取相、萃取剂浓度、相调节剂浓度、温度等因素对萃取反萃取的影响。对某厂钛白水解废酸进行了模拟试验，结果表明，当萃取比为2，以水为反萃取剂，反萃取比为1.5时，经8次萃取、6次反萃取，硫酸回收率为91.8%，产品酸浓度为119.73r-1·L-1·L-1~(-1)~(-1)~(-1)。胡锡进采用由75质量%磷酸三丁酯-煤油溶液组成的萃取剂对冷轧钢板盐酸酸洗废液进行萃取回收，盐酸回收率达90%。

我国粗苯精制工艺主要采用硫酸洗工艺，每年产生废酸约5万吨。在粗苯精制废酸再生研究中，实验表明以粗苯为萃取剂，萃取效果最佳，在最佳萃取条件下，萃取后再生酸呈透明淡黄色，废酸CODcr由13.56×104mg/L降至9.61×104mg/L，CODcr去除率约为30%。

7.冷却结晶法

冷却结晶法是将溶液的温度降低，使溶质析出。在废酸处理过程中，将废酸中的杂质冷却析出，使符合要求的酸液可以重新利用。例如，南京钢厂酰洗工序排出的废硫酸中含有大量的硫酸亚铁，经浓缩结晶过滤后，硫酸亚铁可返回钢铁酸洗工序继续使用。

冷却结晶在工业上有着广泛的应用，从金属加工中的酸洗工艺就可以解释。

在钢铁及机械加工过程中，经常使用硫酸溶液来去除金属表面的铁锈，因此废酸的回收利用可以大大降低成本，保护环境，通常采用工业冷却来实现这一过程。

据资料显示，在-5℃时硫酸浓度为15%-20%时，硫酸亚铁的溶解度会降低到5.1%-3.8%。基于此特点，通过采取处理措施，适当调节酸度和温度，可使大部分溶解的硫酸亚铁结晶析出，从而提高硫酸亚铁的溶解度。降低溶液中硫酸亚铁的含量，再生酸洗液可回收再利用。这样既可形成不排放废酸的封闭酸系统，又可回收有用物质，从而减少和保护环境。

例如江西洪都钢厂采用真空蒸发，蒸发压力为0.08~0。 在冷冻结晶温度为-7℃~-5℃条件下，处理该厂酸洗废液可回收625kg/方酸液、90kg七水硫酸亚铁，取得了良好的经济效益和环境效益。

8.氧化法

此方法已沿用很久，其原理是利用氧化剂在适当条件下将废硫酸中的有机杂质氧化分解，通过二氧化碳、水和氮氧化物从硫酸中分离出来，达到废硫酸净化回收的目的。常用的氧化剂有双氧水、硝酸、高氯酸、次氯酸、硝酸盐、臭氧等，每种氧化剂都有其优点和局限性。

天津染料八厂采用硝酸作为氧化剂，对硝化废酸进行氧化处理。操作过程为：将废酸稀释至H2SO4质量分数为30%，使所含的二硝基胍最大限度沉淀出来。废酸经真空过滤机后，进入上升式膜管蒸发器，在112℃、88.1kPa浓缩，在旋流器中水汽与酸分离（此时H2SO4质量分数约为70%）。废酸随即流入铸铁浓缩器（280～310℃，真空度6.67～13.34kPa），经喷射泵抽除水汽，使H2SO4质量分数达到93%，然后流入搪瓷氧化槽加入浓硝酸（HNO3质量分数为65%），氧化至硫酸呈淡黄色。 反应中产生的一氧化氮气体被碱性溶液吸收。

硫酸在高浓度（97%-98%硫酸质量分数）、高温下也有很强的氧化能力，能将有机物完全氧化。如在处理苯并黄酮废酸、分散蓝废酸、分散黄废酸时，将废酸加热到320-330℃使有机物氧化，部分硫酸被还原为二氧化硫。由于硫酸浓度高、温度高，会产生大量酸雾，造成环境污染。同时，为降低硫酸产率，需消耗一定量的硫酸，因此其应用受到很大限制。

是一家专注于污水处理设备研发、生产和销售的企业，其中污水处理产品广泛应用于国内工矿企业、农村、居民小区、石油化工、造纸、屠宰、皮革、纺织、印染、医院、酒店等领域。