樹(shù)脂吸附法處理含錳廢水的中試

董雄文

(湖北長(zhǎng)陽(yáng)宏信實(shí)業(yè)集團(tuán)有限公司，湖北長(zhǎng)陽(yáng) 443500)

0 前言

高選擇性離子交換樹(shù)脂已經(jīng)成功地應(yīng)用于重金屬分離提純和重金屬?gòu)U水處理，能夠從多種金屬離子混合液中有選擇性的分離、提取出單一的金屬離子[1-2]。處理后的溶液中錳的殘留量低，可以一次性達(dá)到國(guó)家工業(yè)廢水污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

電解金屬錳(以下簡(jiǎn)稱(chēng)：電解錳)生產(chǎn)過(guò)程中，通常會(huì)產(chǎn)生大量的浸出渣(一般每生產(chǎn)1 t金屬錳產(chǎn)生5 t以上)。為保持生產(chǎn)工藝中的水平衡，浸取合格后經(jīng)一次粗壓濾產(chǎn)生的浸出渣，不再經(jīng)過(guò)水洗，直接堆至渣庫(kù)貯存。渣庫(kù)浸出渣中含有的電解液(一般浸出渣含水量為20%～28%，其成分主要有硫酸錳、硫酸銨和硫酸鎂)，在雨水季節(jié)，隨雨水浸出、沖稀，匯集成渣庫(kù)滲濾液。電解錳生產(chǎn)車(chē)間內(nèi)產(chǎn)生的含錳廢水，如洗布水、沖洗車(chē)間地面水、洗板水、車(chē)間內(nèi)收集的廢水以及管道、閥門(mén)、泵的含錳泄漏液，含有可用的硫酸錳、硫酸銨等物質(zhì)。

由于高含量的銨、錳等污染物的存在，未經(jīng)處理不得往外排放，一般生產(chǎn)過(guò)程中均須進(jìn)入廢水處理站進(jìn)行處理，錳經(jīng)堿沉淀后回收利用，氨氮采用曝氣方式進(jìn)行吹脫，處理后的水直接排放或用作補(bǔ)充生產(chǎn)用水[3]。

由于廢水中銨、錳等污染物含量高、不穩(wěn)定，經(jīng)常處理不徹底，循環(huán)利用后將對(duì)環(huán)境造成較大的污染，無(wú)法達(dá)到環(huán)保要求?！峨娊忮i行業(yè)污染防治技術(shù)政策》要求“2013年之前，生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)逐步淘汰以鐵屑還原法和石灰中和法為主的廢水處理工藝”。因此要從根本上解決電解錳生產(chǎn)造成的環(huán)境污染問(wèn)題，須開(kāi)發(fā)一種簡(jiǎn)便、成本低的工藝方法來(lái)處理渣庫(kù)滲濾液和車(chē)間含錳廢水，解決廢水循環(huán)利用問(wèn)題。經(jīng)過(guò)調(diào)查試驗(yàn)，本文確定了一種利用離子交換樹(shù)脂的特性，有選擇性的吸附和分離錳離子的方法，并進(jìn)行了中試。

1 試驗(yàn)原理及過(guò)程

吸附：含錳溶液流過(guò) NH4+型離子交換柱，Mn2+被樹(shù)脂吸附下來(lái)。

2(R-NH4)+Mn2+=(R2-Mn)+2NH+4

脫附：樹(shù)脂飽和后，用稀硫酸淋洗，Mn2+從樹(shù)脂洗脫，得到酸性的硫酸錳溶液，樹(shù)脂轉(zhuǎn)化為 H型。截取濃度較高的部分硫酸錳溶液(M n2+含量11～42 g/L，平均濃度大于26 g/L)，送至化合工序使用。

(R2-Mn)+2H+=2(R-H)+Mn2+

再生：用稀氨水淋洗樹(shù)脂，樹(shù)脂轉(zhuǎn)化為 NH+4型，繼續(xù)吸附過(guò)程，而部分溶液中的氨可以完全被樹(shù)脂吸附達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。稀氨水可以由液氨和滲濾液沖稀配制而成。

R-H+NH3=R-NH4

R-H+NaOH=R-Na+H2O

工藝流程見(jiàn)圖1。

2 試驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)結(jié)果表明：在控制適當(dāng)?shù)牟僮鳁l件下，滲濾液通過(guò)樹(shù)脂吸附后，Mn可以被完全吸附并轉(zhuǎn)化硫酸錳；在脫附后，得到的溶液錳含量達(dá)到26 g/L左右；在再生后，再生液可以轉(zhuǎn)化成純水。通過(guò)調(diào)整工藝條件，可以?xún)艋瘽B濾液和車(chē)間含錳廢水，使之符合排放標(biāo)準(zhǔn)。各次實(shí)驗(yàn)結(jié)果列于表1。

圖1 工藝流程

表1 樹(shù)脂吸附脫附試驗(yàn)數(shù)據(jù)

3 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，對(duì)其經(jīng)濟(jì)指標(biāo)進(jìn)行了核算，結(jié)果列于表2。

表2 經(jīng)濟(jì)指標(biāo)核算表

表2計(jì)算結(jié)果表明：使用液堿或固堿作再生劑，其成本已略高于當(dāng)前錳粉市場(chǎng)價(jià)格對(duì)應(yīng)的成本，不具備明顯的經(jīng)濟(jì)性。而使用液氨作再生劑，回收成本大大降低，對(duì)應(yīng)錳粉價(jià)格為430元/t，加之環(huán)保效果顯著，經(jīng)濟(jì)上是切實(shí)可行的。如果通過(guò)進(jìn)一步的試驗(yàn)，能夠使用石灰粉再生回收氨，則能進(jìn)一步降低成本，其對(duì)應(yīng)的錳粉價(jià)格為290元/t，其經(jīng)濟(jì)效益相當(dāng)顯著。

4 結(jié)論

1)采用樹(shù)脂吸附法處理含錳廢水，可使錳含量達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。

2)選擇適當(dāng)?shù)脑偕椒?，可使廢水中錳回收的成本低于目前錳礦直接生產(chǎn)電解錳的成本。采用樹(shù)脂吸附法處理含錳廢水，具有一定的經(jīng)濟(jì)效益。

[2]徐婷婷，楊敏，于旭青，等.離子交換技術(shù)在電解錳工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用[J].污染防治技術(shù)，2009，22(3)：62-64.

[3]諶永紅，李偉明，劉航.含鉻、錳酸性廢水處理技術(shù)探討[J].環(huán)境科學(xué)動(dòng)態(tài)，2004(1)：18-20.