利用天然沸石处理含铵废水的工艺研究

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1、工业水处理1997,17(5)利用天然沸石处理含铵废水的工艺研究利用天然沸石处理含铵废水的工艺研究国家海洋局天津海水淡化与综合利用研究所(天津,300192)韩惠茹摘要探索了一种以天然沸石为离子交换剂,以氯化钠水溶液为洗脱剂离子交换法除铵的新工艺。从试验结果来看,采用此方法处理天津同生化工厂钛酸钡生产过程中产生的洗涤废水(NH+-64含量为300×10～400×10-6)完全能达到国家环保要求,并且具有工艺简单、处理成本低的特点,从而为含铵废水处理提供了一条新途径。关键词天然沸石含铵废水新工艺在许多化工生

2、产过程中,将产生一种含铵废水。这种废水若不经处理直接排放,将会造成水源的富营养化。国家环境保护标准对工厂废水含氨氮量有-6严格的规定,其最高含量限定在15×10以下。然而,目前含铵废水的处理尚未有十分有效的方法。我们探索了一种以天然斜发沸石为离子交换剂,以氯化钠水溶液为洗脱剂离子交换法除铵新工艺。1工艺原理天然沸石是一种含有硅铝、氧格架,又有许多均匀孔穴和通道的硅铝酸盐,它对不同的阳离子具有一定的交换能力。本研究采用的沸石采集于浙江省图1试验装置缙云县,属斜发沸石。根据国外文献报导,由于各种阳离子的水合离

3、子半径的差异,斜发沸石的阳离子++++++交换顺序为:Cs>Rb>NH4>K>Na>Li2+2+2+>Ba>Sr>Mg。从顺序来看,天然斜发沸石对铵离子具有较强的选择吸附能力,这主要是+NH4的离子半径为2.86
,较容易进入4.00
的斜发沸石的孔道的缘故。因此,在上述各种阳离子共++存的溶液中,除Cs、Rb外,优先吸附的是铵离子。这就为沸石法除铵工艺确定了理论依据。2工艺条件试验2.1沸石对含铵废水的吸附曲线的测定试验采用的沸石产于浙江省缙云县。含铵废水-6图2吸附曲线取自天津市同生化工厂,铵含量为3

4、55×10。试验装置如图1,沸石量为600g,吸附温度为常温〔2〕进一步说明利用天然沸石法处理含铵废水是完全可(21℃),含铵废水流速为17m/h。试验绘出吸附行的。曲线如图2所示。2.2洗脱剂的选择试验从图2看出,在吸附开始阶段,吸后液中铵含量当沸石吸附上铵离子后,需用洗脱剂将铵离子几乎为零,说明沸石对铵的吸附能力很强,随着含铵洗下来,以达到沸石再生的目的,因此,选择适宜且废水通量的不断增加,吸后液中的铵量缓慢上升,当经济的洗脱剂显得十分重要。通入量达30500mL时,吸后液的混合浓度为-6-6为取得理

5、想洗脱剂,我们分别用0.10%CaOH214.98×10,仍低于国标规定的15×10的指标,收稿日期:1997-03-13作者韩惠茹,1961年生,1983年毕业于天津轻工业学院,现为国家海洋局天津海水淡化与综合利用研究所水资源和技术开发中心副主任,工程师。—33—试验研究工业水处理1997,17(5)溶液、20%Na(OH)溶液及饱和NaCl溶液进行了淋洗试验,为了提高洗脱效果,试验温度选择在90℃～95℃,试验结果见表1。表1淋洗试验结果洗脱剂洗脱液体积/mL总洗脱量/mg0.10Ca(OH)2水溶液

6、7500147420%NaOH水溶液700011903饱和NaCl水溶液290029279.5由表1得知:(1)由于Ca(OH)2溶液浓度较低,虽有洗脱效果,但洗脱液中的铵浓度很低;(2)图3工艺流程简图NaOH溶液的洗脱液铵浓度较高,洗脱效果较好。但从试验效果来看,由于此浓度下对沸石结构破坏较根据条件试验确定控制参数,进行了工艺全流严重,导致沸石无法再投入使用;(3)从试验数据来程循环试验,循环数据稳定。看,饱和NaCl水溶液在95℃下的洗脱液中铵的峰4结论值浓度较高,对沸石的再生效果较好,故选定以饱和

7、1)经过条件试验和循环试验证明,采用此工艺NaCl水溶液作为洗脱剂。处理含铵废水,其试验结果均能达到国家环保标准-62.3洗脱液蒸氨试验规定的指标,即吸后液铵离子含量小于15×10,-6为了使洗脱剂饱和氯化钠水溶液能够循环使总盐量小于1100×10,其工艺是可行的。用,必须将其中的铵除去。洗脱液除铵的方法采用蒸2)由于本工艺采用的离子交换剂为天然无机离氨法,即在洗脱液中加入等当量的NaOH后进行加子交换剂,以氯化钠水溶液为洗脱剂,原料成本低,热除氨。具体蒸氨方法为:取洗脱液1000mL操作设备简单,经济合

8、理。++(NH46.7g/L)和界面液350mL(NH4156×3)在我国很多企业,不同程度地存在着含铵废-610)混合后,加入固体NaOH14.9g,加热蒸发至水的排放问题,此研究为含铵废水的处理提供了一105℃～106℃(常压)得除氨后溶液1000g,测条经济可行的技术路线。定其含铵浓度为痕量,从而达到除氨目的,并且所得参考文献到的热溶液可直接为洗脱剂使用。3工艺流程试验1中国科学院地质研究所.沸石矿物与应用研究,1979