1、氯離子的 >
水中氯離子的 >
自然源分為三種:
(1)沿海地區(qū),由于自然原因,引起的海水倒灌、季風和降雨等的影響,導致該地區(qū)水層中氯離子含量增加。
(2)在富含氯元素地層中,由于地表水和地下水的沖刷,導致水流影響區(qū)域的氯離子含量增加。
(3)由于地殼運動,雨水沖刷等自然現(xiàn)象,使大陸地層的含氯化物經(jīng)過長期的交融,匯集于海洋中,使海水富含氯離子。
人造源種類繁多,其主要存在于工業(yè)生產(chǎn)領域,涵蓋紡織、食品、冶金、石油以及化工等行業(yè)。人造源影響的范圍廣,污染程度不同。自然人造源主要指儲存于自然界的氯化物,首次受到人為影響而作用于人類活動范圍,使該范圍水中氯離子增加。例如采礦業(yè)開采時,對礦源附近和運輸沿線造成的氯離子含量的增加。
2、氯離子的危害
氯離子的危害主要包括以下4個方面:
(1)影響植被以及農作物生長:當灌溉水中氯離子質量濃度達142~355mg/L時,導致部分農作物無法合成蛋白質,危害植被和農作物的正常生長。氯離子質量濃度大于355mg/L時,會使大部分農作物和植被中毒死亡。
(2)腐蝕作用:溶液中氯離子能夠不同程度的破壞金屬以及合金表層鈍化膜,使其產(chǎn)生晶間腐蝕、縫隙腐蝕以及點蝕等,影響工業(yè)設備的正常運行,產(chǎn)生安全隱患。
(3)毒性作用:當水中氯化物濃度高于100mg/L時,人食用后可不同程度中毒,影響正常代謝。當氯化物含量8g/kg以上時,土壤中生物功能與多樣性特性以及微生物群落結構都會顯著發(fā)生變化。當水中的氯離子超過500mg/L時,會造成大量的魚類死亡。
(4)影響建筑物正常壽命:當混凝土中氯離子含量較大時,將腐蝕其中的鋼筋,會使混凝土膨脹、疏松,降低了其抗化學腐蝕、耐磨性和強度,破壞建筑結構。
3、蒸發(fā)濃縮法
蒸發(fā)濃縮法是依據(jù)原液中各成分沸點和蒸汽壓不同的特性,通過控制溫度、時間等條件,將氯離子從原液中分離出來。
劉曉來利用蒸發(fā)冷凝裝置分離污酸中的氯離子,考慮到水、氯化物、砷等組分沸點和蒸汽壓的不同,將溫度控制在120~140℃,在濃縮倍數(shù)低于7倍時,冷卻液中氯離子含量會不斷增加,最終有77%的氯被分離出來進入冷卻液中,達到較好的去除效果。
蒸發(fā)濃縮法可用于水量小、濃度高的工業(yè)企業(yè),具有處理工藝簡單、效率高的特點。但是,由于其高能耗、處理水量不易過大,且需要二次處理,所以并未廣泛應用于工業(yè)化生產(chǎn)。
4、沉淀法
沉淀法是通過添加試劑與廢水中氯離子結合,反應生成微溶、難溶或不溶于水的沉淀物,使氯離子與原液以沉淀的方式分離,達到去除氯離子的目的。沉淀法的種類很多,常用的方法有銀量法、氧化鉍法以及超高石灰鋁法等。
4.1 銀量法
銀量法將含銀離子物質與氯離子相結合,生成氯化銀沉淀物,達到去除氯離子的目的。目前,廣泛應用于檢測行業(yè)?!?a href="http://oldhukaiwen.com/" target="_blank" class="keylink">水質氯化物的測定》(GB11896-89)、《地下水質檢驗方法銀量滴定法測定氯化物》(DZ/T0064.50-93)和《土壤氯離子含量的測定》(NY/T1738-2007)等,都采用的銀量法。銀量法具有反應迅速,操作簡單,去除率在99.99%以上。但由于銀在市場價格較高,原料少且再生率低,制作工藝復雜等原因,不利于工業(yè)廢水處理的規(guī)模性應用。
4.2 氧化鉍法
氧化鉍法是原液中加入氧化鉍試劑后,其在酸性條件形成的鉍離子,在一定PH范圍內鉍離子與氯離子水解生成難溶于水的氯氧鉍沉淀,以去除原液中的氯離子。
吳文花等用氧化鉍法去除鋅電解液中的氯離子,當pH值為4,氧化鉍的添加量為理論值的2倍時,氯離子去除率高達92.85%。但是,氧化鉍法目前只停留在實驗室研究階段,并未實際應用于我國工業(yè)化生產(chǎn)。
4.3 超高石灰鋁法
超高石灰鋁法又稱弗氏鹽法,最早出現(xiàn)在1987年,PMFriedel研究AlCl3的化學反應時發(fā)表的一篇文章。弗氏鹽法是將含氯廢水加入氧化鈣和偏鋁酸鈉,經(jīng)過一定條件的反應,形成鈣氯鋁化合沉淀物,以達到去除氯離子的目的。
Dong-HuiR等采用超高石灰鋁法,實驗結果表明,當攪拌速度400r/min,n(Ca)∶n(Al)∶n(Cl)=20∶5∶2,溫度控制在25℃,反應時間為2h時,氯離子得到較好的去除效果,去除率高達89%。
程志磊等采用超高石灰鋁法,用氯化鈉配置的含氯離子水作為模擬廢水進行實驗。結果表明,當n(Ca)∶n(Al)∶n(Cl)=5∶3∶1,攪拌時間為40min,溫度為40℃時,去除率為80.05%。他認為超高石灰鋁法的化學模型如下:
實驗中加入氧化鈣會使水樣成堿性,當偏鋁酸鈉量過高、pH值過大時,會促進多余的偏鋁酸鈉與Ca4Al2(OH)12的反應,致使氯離子去除率有所降低。若水樣呈現(xiàn)酸性,Al(OH)3量將降低,Al(OH) 4-含量幾乎為零,破壞弗氏鹽沉淀Ca4Al2Cl2(OH)12的生成,降低氯離子去除率。
超高石灰鋁法具有操作簡單,見效快,原料充足,價格低廉,制作工藝簡單等優(yōu)點,有較好的發(fā)展前景。但目前技術還不成熟,存在著原料消耗大,生成沉淀物多,反應試劑利用率低以及處理后的廢水具有強堿性等問題,需要解決。
5、電解法
電解槽陰陽極兩端通電產(chǎn)生電位差,污水流過電解槽時,其中的陰離子向陽極移動發(fā)生氧化反應,生成氧化產(chǎn)物。陽離子向陰極移動,發(fā)生還原產(chǎn)物,生成還原產(chǎn)物,從而達到去除水中目標離子的作用。
王曉武等利用膜電解技術處理含氯廢酸,以鈦鹽為催化劑,當調節(jié)至最佳條件(電解溫度為40℃,電解時間2h,電流密度為825A/m)時,氯離子去除率高達98.59%。
張玉樂使用電解法脫除冷凝液中氯離子時,電解設備采用低壓直流,氯離子去除率最高可達97.8%。
邱媛媛等用碳酸鈉溶液洗滌含鋅粉塵后,用電解法去除浸出液中的氯離子。實驗表明,碳酸鈉含量適當增加,不僅有利于去除氯離子,也會降低鋅的損失率。當碳酸鈉質量濃度為4g/L,液固比為8∶1,溫度90℃,反應時間為90min時,浸出液中氯離子去除率為92.78%。
電解法處理廢水效率高,效果穩(wěn)定,不易堵塞,去除率較高,適合處理高濃度含氯廢水,具有較好的前景。但運行成本高,處理過程中會產(chǎn)生氯氣,有一定的安全隱患,一般用于中、小量廢水的處理。
6、電吸附法
電吸附技術本質上不發(fā)生化學反應,指在水溶液兩端的兩電極上加直流電壓,使水溶液表面形成靜電場的同時,兩電極表面形成雙電層,吸附水中離子。形成的雙電層具有電容特性,具備放電與充電的功能。當為充電狀態(tài)時,在靜電場的作用下,水溶液中的離子被吸附并保存在兩極。當為放電狀態(tài)時,釋放能量和離子,從而達到雙電層再生。
魏鴻禮用電吸附法處理再生水中氯離子,結果表明該實驗的氯離子去除率高于平均除鹽率(62%),氯離子平均含量由307mg/L降到出水平均含量的91mg/L,去除率達70.4%。
電吸附技術屬于常壓技術,去除氯離子過程不發(fā)生化學反應。具有低能耗、耐受性好、無二次污染等優(yōu)點,具有較好的應用前景。但是,電吸附法一般處理低濃度廢水,且目前只是在部分行業(yè)有少量的應用,并未得到廣泛推廣。
7、離子交換法
離子交換法是通過一定的載體,用離子交換劑與水樣中氯離子進行交換,達到去除氯離子的目的,常見的有離子交換樹脂法和水滑石法。
7.1 離子交換樹脂法
化娜麗等模擬煉廠難降解廢水配置水樣(氯化鈉、硫酸鈉和碳酸氫鈉),結果表明堿性樹脂對氯離子有較好的吸附效果,且本實驗中A600強堿性樹脂吸附效果更好。由于一般交換樹脂對離子的交換順序SO42->Cl-,所以SO42-存在會降低氯離子的去除率。
董炳坤等研究去除過氧化氫中的氯離子時,將樹脂預處理后,加50%過氧化氫中定容氯離子標液至刻度,采用陰離子交換樹脂處理其中的氯離子,實驗結果表明氯離子去除率在95%以上,去除率較高。
離子交換樹脂法具有去除率高、工藝簡單、可再生處等優(yōu)點,經(jīng)濟又環(huán)保,有較好的應用前景。但是,目前離子交換樹脂法不能處理高濃度氯離子,處在實驗階段,并且還沒有廣泛應用于工業(yè)化生產(chǎn)。
7.2 水滑石法
水滑石(LDH)結構為正八面體,在高溫焙燒后的產(chǎn)物CLDH(焙燒水滑石),CLDH在一定的反應條件下可以重新吸收陰離子和水,水滑石法正是利用CLDH結構記憶功能來去除氯離子。
齊慧麗等采用共沉淀法制備鋁鎂水滑石吸附劑,研究了溫度、酸堿度、投加量等因素對氯離子去除效果的影響,取得較好效果。任志峰等利用水滑石法去除水中氯離子的研究中,氯離子去除率達95%以上。
水滑石法去除氯離子具有去除效率高,效果穩(wěn)定等優(yōu)點,但其不適合去除高濃度的含氯廢水,反應條件要求較高,操作復雜,目前只停留在實驗階段,未投入工業(yè)化應用。
8、結語
整體來看,工業(yè)廢水中氯離子的去除方法在不斷改進與更新,種類較多,但目前大都只停留在實驗階段,部分方法可以有限度的應用于小水量、中水量的廢水處理企業(yè)。電解法處理效率高,效果穩(wěn)定,經(jīng)過技術改進,可以實現(xiàn)自動化,有很好的發(fā)展前景。沉淀法操作簡單,容易進行人為操控,技術要求相對較低,去除水樣氯離子濃度范圍大,有利于我國工業(yè)廢水氯離子去除技術的推廣。( >
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