超高石灰铝法去除水中氯离子

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1、工业废水的排放是造成环境污染的主要原因，目前工业废水处理的发展趋势是减少废水来源和增加循环回用水。其中，循环回用水不仅可以减少新鲜水的使用、还可以减少废水排放，具有显著的经济、社会和环境效益。石化行业是耗水和污水排放大户。笔者研究的是中石化安庆分公司的汽提净化水，在汽提净化水的循环过程中，水中大量存在的氯离子对管路设备造成了严重腐蚀，严重影响设备的使用寿命。氯离子常用的去除方法有电渗析、反渗透法，但是处理成本较高，超高石灰铝法是一种有效去除氯离子方法，该法通过向含氯离子溶液中加入氧化钙和偏铝酸钠，生成溶解度极小的钙铝氯化合物Ca4Al2Cl2（OH）12，达到去除氯离子

2、的效果。早在1897年P.M.Friedel研究AlCl3化学反应时首先发现了弗氏盐〔6〕，Ca4Al2Cl2（OH）12属于弗氏盐的一种，是由带正电的〔Ca2Al（OH）6〕＋和带负电荷的〔Cl－，2H2O〕构成的层状化合物，其中〔Ca2Al（OH）6〕＋构成主体层板，〔Cl－，2H2O〕为层间阴离子。采用超高石灰铝法去除溶液中氯离子，考察反应温度、反应时间、钙铝添加量等条件对溶液中氯离子去除率的影响。1实验部分 1.1实验方法实验用氯化钠配制成含氯溶液作为模拟含氯废水，氯离子浓度为25mmol/L（887.5mg/L）。取300mL含氯废水向其中加入相应计量的氧化钙

3、和偏铝酸钠，在恒温水浴条件下，搅拌，确定反应时间后，所得沉淀经过滤、洗涤、烘干，研磨得到粉状样品，对样品进行XRD分析、SEM分析。对过滤后溶液的氯离子测定，计算氯离子去除率。1.2实验仪器与试剂仪器：PXS-270型离子计（精度0.1mV），上海雷磁仪器厂；PCl-1-01型氯离子电极和232-1型参比电极，上海雷磁仪器厂；8020场发射扫描电子显微镜，日立；D/MAX2500VX射线衍射仪，日本理学。试剂：氯化钠（优级纯）、氧化钙（分析纯）、偏铝酸钠（分析纯）等，国药集团。1.3分析方法采用氯离子选择电极测溶液中氯离子浓度，pH计测量反应前后溶液pH变化，X射线衍射

4、仪检测反应后样品的结构，SEM检测反应后样品的形貌。2结果及讨论 2.1反应时间对氯离子去除率的影响在反应温度30℃，n（Ca）:n（Al）:n（Cl）为2∶1∶1的实验条件下，考察反应时间分别为10、20、30、40、50、80、100、120min时对氯离子去除率的影响，结果表明：当反应时间小于40min时，氯离子去除率随反应时间的增加快速增大；当反应时间为40min时，氯离子去除率达到最大值；当反应时间大于40min时，氯离子去除率出现下降的趋势，且反应时间大于50min后，氯离子去除率几乎不变。其原因是溶液中发生的化学反应不是单一的，反应首先生成了钙铝氯弗氏盐C

5、a4Al2Cl2（OH）12，随着时间变化，生成的弗氏盐部分转化为钙铝盐Ca3Al2（OH）12，降低了氯离子去除率。由实验结果确定弗氏盐去除氯离子较适宜的反应时间为40min。2.2反应温度对氯离子去除率的影响在反应时间为40min，n（Ca）:n（Al）:n（Cl）为2∶1∶1的实验条件下，考察反应温度分别为30、40、50、60、70℃时对氯离子去除率的影响，结果表明：当温度小于40℃时，氯离子去除率随着温度的升高较快增加。当温度为40℃时，氯离子去除率达到最大值，当温度超过40℃时，氯离子去除率出现下降趋势。这可能是由于弗氏盐稳定存在的温度为40℃，A.K.Su

6、ryavanshia等〔7〕的研究证实了这一推测，A.Abdel?鄄Wahab的研究〔8〕也表明在高于40℃时钙铝化合物比弗氏盐稳定。由实验结果确定弗氏盐去除氯离子较适宜的反应温度为40℃。2.3不同n（Ca）:n（Cl）条件下偏铝酸钠添加量对氯离子去除率的影响在反应时间40min，反应温度40℃的实验条件下，固定n（Ca）:n（Cl）分别为2、3、4、5，改变偏铝酸钠添加量，考察偏铝酸钠添加量对氯离子去除率的影响，结果如图1所示。由图1可见，偏铝酸钠添加量对氯离子去除率有较大影响。当固定n（Ca）:n（Cl）分别为2、3、4、5时，氯离子去除率都随着偏铝酸钠添加量增加

7、呈先增加后减少的趋势，氯离子去除率最高点出现在n（Al）:n（Ca）=2.5左右。偏铝酸钠添加量较多时，溶液中Al（OH）4－会增多，弗氏盐Ca4Al2Cl2（OH）12的量减少。当n（Ca）:n（Al）:n（Cl）为5∶3∶1时，氯离子去除率为80.05%。2.4不同n（Al）:n（Cl）条件下氧化钙添加量对氯离子去除率的影响在反应时间40min，反应温度40℃的实验条件下，固定n（Al）:n（Cl）分别为1、2、3、4，改变氧化钙添加量，考察氧化钙添加量对氯离子去除率的影响，结果如图2所示。由图2可见，当固定n（Al）:n（Cl）为1