離子交換法脫除鹽酸中汞離子技術(shù)的研究

毛曉軍，孟憲勇

（河南能源豫北化工計(jì)量中心，河南 安陽 458000）

離子交換法脫除鹽酸中汞離子技術(shù)的研究

毛曉軍，孟憲勇

（河南能源豫北化工計(jì)量中心，河南 安陽 458000）

探討了含汞鹽酸中汞離子的脫除技術(shù)，該技術(shù)可顯著降低含汞鹽酸中的含汞量，具有較好的環(huán)保效益。

含汞鹽酸；脫汞；離子交換

1　鹽酸中脫除汞的意義

電石法聚氯乙烯生產(chǎn)過程的汞去向主要是廢汞觸媒、含汞廢活性炭、含汞廢鹽酸、廢堿液等，分別占氯化汞使用總量的36%、8%、51%和5%。目前，廢汞觸媒和廢汞活性炭由有資質(zhì)的危險(xiǎn)廢物處理廠家回收處理，氯化汞回收率約75%；而含汞廢鹽酸、廢堿液等僅有20%進(jìn)行了鹽酸深度脫吸和汞的無害化處理，大部分還未得到妥善處置。

目前，國(guó)內(nèi)雖然對(duì)汞污染防治非常重視，但現(xiàn)有辦法普遍存在處理效果差或處理成本高等問題。隨著國(guó)家環(huán)保管理力度的加大，氯堿企業(yè)如果不能處理好副產(chǎn)鹽酸和酸性水中的汞，勢(shì)必會(huì)影響企業(yè)的生存和發(fā)展。因此，研究開發(fā)含汞廢酸的汞回收技術(shù)，對(duì)降低汞污染，建立企業(yè)汞平衡體系，促進(jìn)PVC行業(yè)可持續(xù)健康發(fā)展具有重要意義。

2　研究方案及內(nèi)容

2.1原理

鹽酸中汞的存在形態(tài)是和氯離子形成穩(wěn)定的汞配合物［HgCl4］2-，利用離子交換法，選用強(qiáng)堿性陰離子樹脂來吸附，［HgCl4］2-樹脂的再生選用亞硫酸鈉溶液，因?yàn)?，亞硫酸鈉可將［HgCl4］2-破壞，形成HgSO3，將HgSO3氧化為HgSO4，即可用硫化物和HgSO4反應(yīng)，生產(chǎn)HgS沉淀，過濾后可實(shí)現(xiàn)分離。

2.2技術(shù)方案

采用裝填A(yù)600MB強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂對(duì)含汞鹽酸進(jìn)行處理?？疾祀x子交換樹脂脫汞再生效果，找出最佳再生劑和控制條件。對(duì)富集汞的再生液中汞的多種回收方法進(jìn)行考察，選擇最優(yōu)路線，將汞轉(zhuǎn)化成易于利用的固態(tài)汞化合物，同時(shí)將脫汞后的再生液回收或進(jìn)行無害化處置。

2.2.1實(shí)驗(yàn)室小試方案及效果

（1）樹脂的選擇

實(shí)驗(yàn)小試采用直徑1 cm，長(zhǎng)80 cm的玻璃離子交換柱，分別裝填A(yù)600MB強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂、D301弱堿性陰離子交換樹脂、D001強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂、D001弱酸性陽離子交換樹脂，考察了不同樹脂對(duì)鹽酸中汞的去除效果，汞含量分析采用原子熒光分光光度法見表1。

表1　不同離子交換樹脂效果對(duì)比　mg/L

從表1可知，強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂處理效果最好，陽離子交換樹脂基本無效果，表明鹽酸中汞以陰離子形態(tài)存在。

樹脂的再生采用10%的亞硫酸鈉溶液對(duì)樹脂進(jìn)行反洗，得到的含汞溶液用雙氧水氧化后加入5%的硫化鈉溶液，得到了硫化汞沉淀。

（2）再生周期的考察

采用A600MB強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂裝填直徑1 cm，長(zhǎng)80 cm的玻璃離子交換柱，在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了5個(gè)月的試驗(yàn)，共處理鹽酸100 L，考察了樹脂的再生周期。連續(xù)處理鹽酸，每處理1 L鹽酸進(jìn)行一次取樣分析，分析結(jié)果見表2。

表2　處理效果和樹脂再生周期考察一　mg/L

從上表看出，A600MB強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂對(duì)鹽酸中的汞去除效果好，處理超過6 L以后效果開始變差，且速度較快，表明樹脂需要再生，用1 L10%亞硫酸鈉溶液反洗樹脂30 min后，再用200 mL純水正洗10 min。再生好后再對(duì)含汞廢酸進(jìn)行處理，結(jié)果見表3。

表3　處理效果和樹脂再生周期考察二　mg/L

從表3看出，再生后處理效果較好，且周期和前一次相仿。

（3）廢汞的無害化處理

將再生廢液2 500 mL集中到5 000 mL燒杯中加入200 mL H2O2，攪拌反應(yīng)10 min，加入適量10% Na2S溶液，以不再有沉淀生成為標(biāo)準(zhǔn)，將沉淀過濾、烘干后得到汞渣，測(cè)定汞含量為82.5%，測(cè)定方法用銅試劑標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行四氯化碳萃取層滴定法。

2.2.2實(shí)驗(yàn)室放大試驗(yàn)及效果

中試裝置采用直徑150 mm，長(zhǎng)2 m的ABS柱，柱內(nèi)填充A600MB強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂，容積放大500倍，鹽酸流量為2 L/min。

采用以上中試裝置、試驗(yàn)流程和方法進(jìn)行中試，情況見表4。

表4　中試效果表　mg/L

再生周期比小試頻繁，但效果好，當(dāng)含汞量大于0.1 mg/L時(shí)進(jìn)行再生，再生一次消耗亞硫酸鈉溶液50 L。

含汞廢鹽酸經(jīng)過處理能夠滿足國(guó)標(biāo) （GB320-2006工業(yè)用合成鹽酸）要求，是合格的工業(yè)用成品鹽酸。

表5　處理前后廢鹽酸的分析結(jié)果

處理后的鹽酸達(dá)到正品鹽酸標(biāo)準(zhǔn)，原來鹽酸中含鐵也超標(biāo)，處理后鐵含量明顯降低，這是因?yàn)辂}酸中的鐵也可以和氯離子絡(luò)和形成陰離子配合物，也被樹脂吸附除去。

3　結(jié)論

該技術(shù)采用陰離子交換樹脂吸附廢鹽酸中的汞，將目前廢鹽酸中汞含量由30 mg/L降至0.1 mg/L以下，得到合格成品鹽酸；再利用亞硫酸鈉作為樹脂的再生劑，將汞轉(zhuǎn)至再生廢水溶液中，樹脂實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用；最后用硫化鈉作為沉淀劑，加入再生廢水溶液中與汞離子反應(yīng)，經(jīng)過沉淀、壓濾、包裝，作為產(chǎn)品出售給廠家，避免汞進(jìn)入下游生產(chǎn)環(huán)節(jié)，減少了汞污染的可能性。

Removal of mercury ions in hydrochloric acid ion exchange method technology research

MAO Xiao-jun，MENG Xian-yong
（Energy Chemical Metrology Center of North Henan，Hebi 458000，China）

This paper discusses the mercury mercury ion in hydrochloric acid removal technology，the technology can significantly reduce the amount of mercury in the mercury hydrochloric acid，the recycling of mercury，has good environmental benefits.

mercury hydrochloric acid；mercury；ion exchange

TQ782.2

B

1009-1785（2016）07-0040-03

2016-03-29