Behandeling van zuurhoudend afvalwater

Zuur afvalwater is afvalwater met een pH-waarde lager dan 6. Afhankelijk van de verschillende soorten en concentraties zuren kan zuur afvalwater worden onderverdeeld in anorganisch zuur afvalwater en organisch zuur afvalwater; sterk zuur afvalwater en zwak zuur afvalwater; mono-zuur afvalwater en poly-zuur afvalwater; laag-zuur afvalwater en hoog-zuur afvalwater. Zuur afvalwater bevat, naast zuren, vaak ook zware metaalionen en hun zouten en andere schadelijke stoffen. Zuur afvalwater is afkomstig van een breed scala aan bronnen, waaronder mijnwater, hydrometallurgie, staalwalserijen, oppervlaktebehandeling van staal en non-ferrometalen met zuren, de chemische industrie, zuurproductie, verfstoffen, elektrolyse, galvaniseren, kunstvezels en andere industriële sectoren. Het meest voorkomende zure afvalwater is afvalwater met zwavelzuur, gevolgd door afvalwater met zoutzuur en salpeterzuur. China loost jaarlijks bijna een miljoen kubieke meter industrieel zuurafval. Onbehandeld lozen van dit afvalwater leidt tot corrosie van pijpleidingen, schade aan gewassen, visbestanden, schade aan schepen en een verslechtering van het milieu. Zure industriële afvalwater moet daarom behandeld worden om te voldoen aan de nationale lozingsnormen voordat het geloosd wordt. Zure afvalwater kan gerecycled en hergebruikt worden. Bij de behandeling van zuurafval kunnen verschillende methoden worden toegepast, zoals zoutbehandeling, concentratie, chemische neutralisatie, extractie, ionenwisseling, membraanscheiding, enzovoort.

1. Zout verwijderen voor recycling

Het zogenaamde uitzouten houdt in dat een grote hoeveelheid verzadigd zout water wordt gebruikt om vrijwel alle organische onzuiverheden in het afvalzuur te laten neerslaan. Deze methode produceert echter zoutzuur en beïnvloedt de terugwinning en het gebruik van zwavelzuur in het afvalzuur. Daarom is onderzoek gedaan naar de methode om de organische onzuiverheden in het afvalzuur uit te zouten met een verzadigde natriumbisulfaatoplossing.
Het afvalzuur bevat zwavelzuur en diverse organische onzuiverheden, voornamelijk een kleine hoeveelheid 6-chloor-3-nitrotolueen-4-sulfonzuur en verschillende isomeren van 6-chloor-3-nitrotolueen-4-sulfonzuur die ontstaan ​​uit tolueen tijdens de sulfonering, chlorering en nitrificatie. Bij de uitzoutmethode worden vrijwel alle organische onzuiverheden in het afvalzuur neergeslagen met een grote hoeveelheid verzadigd zout water. Deze recyclingmethode verwijdert niet alleen diverse organische onzuiverheden uit het afvalzuur, maar levert ook zwavelzuur terug voor hergebruik in de kringloop, wat kosten en energie bespaart.

2. Roostermethode

De roostmethode wordt toegepast op vluchtige zuren zoals zoutzuur, die door middel van roosteren uit de oplossing worden gescheiden om een ​​terugwinningseffect te bereiken.

3. Chemische neutralisatiemethode

De basische zuur-base reactie H+(aq) + OH-(aq) = H2O vormt ook een belangrijke basis voor de behandeling van zuurhoudend afvalwater. De gangbare methoden voor de behandeling van zuurhoudend afvalwater omvatten neutralisatie en recycling, wederzijdse neutralisatie van zuur-base afvalwater, chemische neutralisatie, filtratieneutralisatie, enzovoort. In de beginjaren gebruikten veel ijzer- en staalbedrijven in China de zuur-base neutralisatiemethode om het afvalwater van beitsen met zoutzuur en zwavelzuur te behandelen, zodat de pH-waarde aan de lozingsnorm voldeed. Natriumcarbonaat (soda), natriumhydroxide, kalksteen of kalk worden als grondstoffen gebruikt voor zuur-base neutralisatie; kalk is over het algemeen goedkoop en gemakkelijk te produceren.

4. Extractiemethode

Vloeistof-vloeistofextractie, ook wel oplosmiddelextractie genoemd, is een proceseenheid die gebruikmaakt van het verschil in oplosbaarheid van de componenten in de vloeibare grondstof in een geschikt oplosmiddel om scheiding te bewerkstelligen. Bij de behandeling van zuurhoudend afvalwater is het noodzakelijk dat het zure afvalwater en het organische oplosmiddel volledig met elkaar in contact komen, zodat de onzuiverheden in het afvalwater naar het oplosmiddel worden overgebracht. De eisen waaraan het extractiemiddel moet voldoen zijn: (1) het mag inert zijn, mag niet chemisch reageren met het afvalwater en mag er niet in oplossen; (2) de onzuiverheden in het afvalwater moeten een hoge verdelingscoëfficiënt hebben tussen het extractiemiddel en zwavelzuur; (3) het moet goedkoop en gemakkelijk verkrijgbaar zijn; (4) het moet gemakkelijk te scheiden zijn van onzuiverheden en weinig verlies opleveren tijdens de stripping. Veelgebruikte extractiemiddelen zijn onder andere benzeen (tolueen, nitrobenzeen, chloorbenzeen), fenolen (creosoot, ruw difenol), gehalogeneerde koolwaterstoffen (trichloorethaan, dichloorethaan), isopropylether en N-503.

5. Ionwisselingsharsmethode

Het basisprincipe van de behandeling van organisch zuurafval met ionenwisselingshars is dat bepaalde ionenwisselingsharsen organische zuren uit de afvalzuuroplossing kunnen absorberen en anorganische zuren en metaalzouten kunnen uitsluiten, waardoor de verschillende zuren en zouten gescheiden worden.

6. membraanscheidingsmethode

Voor zure afvalvloeistoffen kunnen ook membraanbehandelingsmethoden zoals dialyse en elektrodialyse worden gebruikt. Membraanrecuperatie van zuur afval maakt hoofdzakelijk gebruik van het dialyseprincipe, dat wordt aangedreven door concentratieverschillen. Het gehele apparaat bestaat uit een diffusiedialysemembraan, een vloeistofdoseerplaat, een verstevigingsplaat, een frame voor de vloeistofstroomplaat, enzovoort, en bereikt een scheidingseffect door de stoffen in de afvalvloeistof van elkaar te scheiden.

7. Koelkristallisatiemethode

Koelkristallisatie is een methode om de temperatuur van een oplossing te verlagen en de opgeloste stof te laten neerslaan. Deze methode wordt gebruikt bij de behandeling van afvalzuur, waarbij de onzuiverheden in het afvalzuur worden verwijderd door afkoeling, zodat een zuuroplossing wordt teruggewonnen die aan de eisen voldoet en hergebruikt kan worden. Een voorbeeld hiervan is het afvalzwavelzuur dat vrijkomt bij het acylwasproces van een walserij. Dit afvalzwavelzuur bevat een grote hoeveelheid ijzersulfaat, dat wordt behandeld door middel van concentratie-kristallisatie en filtratie. Na verwijdering van het ijzersulfaat door filtratie kan het zuur opnieuw worden gebruikt in het beitsingsproces van staal.

Koelkristallisatie kent vele industriële toepassingen, die hier worden geïllustreerd door het beitsen in de metaalbewerking. Bij de staal- en mechanische bewerking wordt vaak een zwavelzuuroplossing gebruikt om roest van het metaaloppervlak te verwijderen. Het recyclen van afvalzuur kan daarom de kosten aanzienlijk verlagen en het milieu beschermen. Koelkristallisatie wordt in de industrie gebruikt om dit proces te realiseren.

8. Oxidatiemethode

Deze methode wordt al lange tijd gebruikt en het principe is om de organische onzuiverheden in het afvalzwavelzuur af te breken met behulp van oxidatiemiddelen onder geschikte omstandigheden. Hierdoor kunnen deze worden omgezet in kooldioxide, water, stikstofoxiden, enzovoort, en van het zwavelzuur worden gescheiden, zodat het afvalzwavelzuur kan worden gezuiverd en hergebruikt. Veelgebruikte oxidatiemiddelen zijn waterstofperoxide, salpeterzuur, perchloorzuur, hypochloorzuur, nitraat, ozon, enzovoort. Elk oxidatiemiddel heeft zijn eigen voordelen en beperkingen.