鎢冶煉過(guò)程含砷及氨氮廢水處理技術(shù)研究

彭玉玲

摘 要：在金屬鎢的冶煉和生產(chǎn)過(guò)程中，廢水處理一直是一個(gè)主要問(wèn)題。該文主要利用鐵鹽沉淀-麥糟吸附的方法處理某鎢廠冶煉的含砷及氨氮廢水。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，pH值在7～8之間時(shí)，三氯化鐵的除砷效果最佳；當(dāng)pH值為9且反應(yīng)時(shí)間為20 min時(shí)，硫酸鎂改性麥糟去除氨氮的能力最強(qiáng)。煉鎢所產(chǎn)生的廢水在經(jīng)過(guò)這種沉淀和吸附工藝的處理之后，含砷量與氨氮含量指標(biāo)均達(dá)到國(guó)家污水綜合排放一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

關(guān)鍵詞：煉鎢廢水 鐵鹽沉淀 麥糟吸附 砷 氨氮

中圖分類號(hào)：X758 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2017）04（c）-0084-02

中國(guó)的鎢資源儲(chǔ)量占到全球的70%以上，是名副其實(shí)的鎢礦資源大國(guó)[1]。我國(guó)現(xiàn)有的煉鎢企業(yè)大部分都采用堿分解-離子交換的工藝方法進(jìn)行鎢的冶煉，即將鎢精礦進(jìn)行堿煮，制成粗鎢酸鈉，之后進(jìn)行溶液的除雜和pH調(diào)節(jié)，并使用離子交換柱逆流交換樹脂和鎢酸鈉溶液，此時(shí)溶液中的含砷化合物就會(huì)同時(shí)進(jìn)入鎢酸鈉溶液，在之后的純化過(guò)程中便進(jìn)入廢水中。此外，使用解吸劑將鎢從樹脂中分離之后，一般會(huì)使用氯化銨溶液再次注入離子交換柱中，這一過(guò)程將會(huì)產(chǎn)生大量的氨氮廢水。正是由于這種制鎢原理，煉鎢廠在制備鎢的過(guò)程中往往會(huì)產(chǎn)生大量的含砷及氨氮廢水，有的甚至可能超過(guò)國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)數(shù)十倍。

眾所周知，砷是一種毒性極強(qiáng)的化學(xué)元素，砷化合物可以和人體內(nèi)細(xì)胞酶的巰基相結(jié)合并使該酶快速失活[2]。水中氨氮含量超標(biāo)，會(huì)造成水體的富營(yíng)養(yǎng)化。因此煉鎢廢水的處理是一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。目前來(lái)說(shuō)，含砷廢水和氨氮含量超標(biāo)的廢水在處理時(shí)一般采用物理法、化學(xué)法及生物法等方法。該文主要介紹鐵鹽沉淀-麥糟吸附相結(jié)合的廢水處理方法，并在實(shí)驗(yàn)中確定相關(guān)處理工藝的參數(shù)范圍，以及分析評(píng)估處理效果，以期為今后煉鎢廢水的處理工作提供一定參考。

1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

（1）該實(shí)驗(yàn)考察不同鐵鹽種類和溶液pH值對(duì)于煉鎢廢水中砷的去除效果。

（2）使用改性麥糟來(lái)處理廢水中的氨氮，主要分析研究麥糟改性的方式、溶液pH值以及反應(yīng)時(shí)間等因素對(duì)廢水中氨氮的去除效果，同時(shí)對(duì)吸附動(dòng)力學(xué)進(jìn)行分析。

（3）表1為該實(shí)驗(yàn)中煉鎢廢水的各指標(biāo)含量及排放標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)比。

2 結(jié)果與分析

2.1 溶液pH值對(duì)鐵鹽除砷效果的影響

實(shí)驗(yàn)方法：三氯化鐵、硫酸鐵、硫酸亞鐵3種鐵鹽溶液分別進(jìn)行除砷實(shí)驗(yàn)，每次實(shí)驗(yàn)都將廢水中Fe/As值固定在6左右，使用NaOH和HCl來(lái)調(diào)節(jié)廢水溶液中的pH值，再將溶液放置在磁力攪拌器上均勻攪拌約30 min，靜置后將沉淀過(guò)濾。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：當(dāng)pH值被調(diào)整至7左右的時(shí)候，鐵鹽除掉砷的效果是最好的；當(dāng)溶液偏堿性之后，砷的去除率大幅降低。從不同鐵鹽的除砷效果來(lái)看，三價(jià)鐵總體優(yōu)于二價(jià)鐵，當(dāng)溶液pH值被控制在6～8之間時(shí)，三價(jià)鐵的除砷率均達(dá)到80%以上。對(duì)比三價(jià)鐵的性能，該次實(shí)驗(yàn)最終選擇了更易溶解的三氯化鐵作為后續(xù)實(shí)驗(yàn)的鐵鹽，并將實(shí)驗(yàn)廢水溶液的pH值控制在7～8的范圍之間，以保證煉鎢廢水中砷化合物盡可能地去除。

2.2 改性麥糟對(duì)氨氮去除效果的影響

實(shí)驗(yàn)方法：麥糟來(lái)源于某啤酒廠，在用水沖洗并去除雜質(zhì)之后，將其放置于烘箱內(nèi)以80 ℃烘烤24 h[3]。將已烘干的麥糟取5 g分別在1 mol/L的NaOH、HCl、MgSO4溶液中浸泡超過(guò)12 h，再用蒸餾水沖洗，直至沖出的水pH值為7。之后，將沖洗干凈的麥糟放于55 ℃的烘箱內(nèi)烘12 h，將這3種烘干的堿改麥糟、酸改麥糟和鹽改麥糟分別儲(chǔ)存?zhèn)溆?。取之前?jīng)過(guò)鐵鹽沉淀后的廢水（pH=7）5份，各1 L，分別加入9 g未改性的麥糟、MgSO4固體以及3種改性麥糟[4]。將混合溶液放置于磁力攪拌器上攪拌至少30 min，最終測(cè)定不同麥糟及MgSO4固體對(duì)廢水中氨氮的去除程度。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：去除廢水中氨氮效果最佳的方式為使用鹽改麥糟進(jìn)行吸附，鹽改麥糟的氨氮去除率達(dá)到40 %，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他吸附方法，其次是使用硫酸鎂固體吸附。盡管如此，堿改麥糟和酸改麥糟的除氨氮效果還是要優(yōu)于未經(jīng)改性的麥糟的。

2.3 溶液pH值對(duì)氨氮去除效果的影響

實(shí)驗(yàn)方法：取之前經(jīng)過(guò)鐵鹽沉淀后的廢水6份，分別加入一定量的鹽改麥糟使麥糟含量為9 g/L。使用NaOH和HCl調(diào)節(jié)pH值，將實(shí)驗(yàn)廢水的pH值分別調(diào)節(jié)為5、6、7、8、9、10。將這6份混合溶液依次置于磁力攪拌器，攪拌不少于30 min，觀察并測(cè)定不同pH值對(duì)于氨氮去除效果的差異。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：氨氮的去除率與pH值成正比，即溶液pH值越高，廢水中氨氮的去除效果就越好。氨氮去除率pH值在9～10范圍之間達(dá)到最好，約為89%。因此，能夠確定對(duì)氨氮效果去除最好的pH值為9。

2.4 反應(yīng)時(shí)間對(duì)氨氮去除效果的影響

實(shí)驗(yàn)方法：取一定量之前經(jīng)過(guò)鐵鹽沉淀后的廢水6份，并用NaOH溶液將其pH值調(diào)節(jié)為9，分別加入一定量的鹽改麥糟使麥糟含量為9 g/L。將這6份混合溶液依次置于磁力攪拌器，分別攪拌5 min、10 min、15 min、20 min、25 min和30 min，以考察不同反應(yīng)時(shí)間對(duì)氨氮吸附效果的影響。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：在反應(yīng)時(shí)間為20 min時(shí)，氨氮的去除率達(dá)到最高（88%），溶液中殘留的氨氮濃度也相對(duì)較低。因此，能夠確定使用改性麥糟去除水中氨氮的最佳反應(yīng)時(shí)間為20 min。

因此，該實(shí)驗(yàn)通過(guò)采用以上所得出的最佳方法處理煉鎢廢水之后，包括砷含量及氨氮含量等多項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，水中的重金屬含量也遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于容許含量，證明使用鐵鹽沉淀-麥糟吸附這種工藝方法對(duì)于煉鎢廢水的處理是可行且高效的。

3 結(jié)論

（1）三價(jià)鐵鹽對(duì)于廢水中砷的去除效果更好，且這一過(guò)程中溶液pH值最好控制在7～8范圍內(nèi)。

（2）對(duì)于吸附材料而言，鹽改麥糟對(duì)于廢水中氨氮的去除率最高；對(duì)于吸附時(shí)的酸堿度而言，溶液pH為9時(shí)，氨氮的去除率最高；對(duì)于反應(yīng)時(shí)間而言，當(dāng)反應(yīng)時(shí)間達(dá)到20 min時(shí)，氨氮的去除率最高。

（3）該實(shí)驗(yàn)中煉鎢廢水處理后的各指標(biāo)均達(dá)到國(guó)家污水排放一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，充分證明使用鐵鹽沉淀-麥糟吸附這種工藝方法對(duì)于煉鎢廢水的處理是可行且高效的。

參考文獻(xiàn)

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