某鈾鉬萃余液的絮凝預(yù)處理試驗(yàn)研究

黃 永,段云霞,師留印,楊劍飛

(核工業(yè)北京化工冶金研究院,北京 101149)

某鈾鉬礦采用硫酸高溫浸出、N235分步萃取分離鈾鉬工藝[1],萃原液中含有一定量的固體微粒,在萃取過程中易發(fā)生乳化,使得萃余液濁度較高且夾帶大量有機(jī)相。萃余液中有機(jī)相濃度偏高,不僅增大了有機(jī)相損耗,而且造成萃余液直接返回浸出時(shí)出現(xiàn)浸出槽“冒槽”現(xiàn)象。

生產(chǎn)中采用石灰中和—板框壓濾—濾液靜置降濁-活性碳吸附除油工藝處理萃余液[2],中和過濾后的溶液中油分約為45 mg/L、濁度約為30 NTU,在溶液進(jìn)入活性碳吸附前必須將其濁度降至10 NTU以下,吸附后將溶液油分降低至10 mg/L以下,然后返回系統(tǒng)循環(huán)使用?，F(xiàn)有處理工藝由于萃余液需先進(jìn)行中和處理,使得萃余液的余酸無法得到有效利用。

去除污水中有機(jī)相的方法主要有重力分離、氣浮分離、混凝與絮凝、電化學(xué)、膜分離、吸附、生化等方法[3-14],重力分離法適合對漂浮、分散的有機(jī)相自發(fā)聚集分層進(jìn)行回收;電化學(xué)法能耗較高;膜分離法、吸附法及生化法對進(jìn)水濁度及油分的要求較高,不適合處理萃余液這種復(fù)雜水體;氣浮法適合分散油處理,與混凝配合使用效果較好。鈾鉬萃余液中的有機(jī)相以穩(wěn)定的水包油微小液滴形式粘附在固體顆粒表面,油珠粒徑小且呈懸浮狀,處理難度大;只有將細(xì)小的懸浮物凝聚成大的懸浮物,才能有效去除。有機(jī)高分子絮凝劑有很強(qiáng)的橋連作用,可使污水中細(xì)小的懸浮顆粒物快速絮凝。因此,筆者使用有機(jī)高分子絮凝劑對鈾鉬萃余液進(jìn)行預(yù)處理,考察絮凝劑類型、絮凝劑用量、混合程度、攪拌時(shí)間等對降濁與除油效果的影響,從而確定萃余液絮凝預(yù)處理的最佳條件。

1 試驗(yàn)部分

1.1 試驗(yàn)原料

試驗(yàn)所用萃余液取自生產(chǎn)車間隔油池出液口,主要成分見表1,萃余液濁度和油分見表2。

萃余液中濁度和油分較高,生產(chǎn)過程中濁度和油分分別總體保持在725 NTU和215 mg/L;但隨著生產(chǎn)工藝參數(shù)波動(dòng),濁度和油分最高分別達(dá)到1 500 NTU 和294 mg/L,萃余液越渾濁,濁度越高,對應(yīng)的有機(jī)相含量也越高,萃余液中有機(jī)相含量與濁度成正相關(guān)性。

1.2 主要設(shè)備

試驗(yàn)設(shè)備及儀器:F2000-1型紅外光度測油儀;ZXZD-2008型濁度儀。

1.3 試驗(yàn)方法

取500 mL萃余液置于燒杯中,加入一定量濃度為0.1%的絮凝劑,攪拌均勻后靜置1 h,取上清液測定其濁度和油分。

表1 萃余液主要組分

注:①濁度單位為NTU。

2 試驗(yàn)結(jié)果及討論

2.1 直接過濾對萃余液的預(yù)處理效果

為了考察直接過濾去除萃余液有機(jī)相是否可行,進(jìn)行了雙層濾紙靜態(tài)過濾試驗(yàn),濾紙孔徑為20 μm,萃余液用量100 mL,取不同樣品進(jìn)行5次試驗(yàn),結(jié)果見表2。

表2 萃余液直接過濾效果

由表2可看出,萃余液中乳化物固體微粒粒度細(xì)小,進(jìn)行直接過濾處理,萃余液中有機(jī)相及濁度去除效果有限,需要對萃余液進(jìn)行預(yù)處理。

2.2 絮凝預(yù)處理對萃余液的處理效果

2.2.1 絮凝劑類型對預(yù)處理效果的影響

試驗(yàn)條件:向各燒杯中分別加入500 mL萃余液,萃余液濁度和油分分別為725 NTU和215 mg/L,再向燒杯中分別加入5 mL不同類型的絮凝劑溶液,攪拌10 s,觀察并記錄試驗(yàn)現(xiàn)象,取樣分析濁度和油分。試驗(yàn)結(jié)果見表3?？梢钥闯?不同類型絮凝劑的預(yù)處理效果差異較大,陽離子型絮凝劑對萃余液預(yù)處理效果好,處理后的萃余液濁度、油分明顯降低,溶液清澈透亮;而陰離子型和兩性絮凝劑的處理效果相對較差。

表3 絮凝劑類型對預(yù)處理效果的影響

萃余液中的固體微粒多帶負(fù)電荷[15-16],呈相互排斥的分散狀態(tài)懸浮于水體中,C6140和C6160為陽離子度相對較高的有機(jī)聚合物,可以更好地吸附萃取液中的懸浮微粒,中和油珠表面的電荷。由于這類絮凝劑的分子量較大,大分子鏈上又分布有陽離子、非離子或陰離子基團(tuán),通過電中和、吸附架橋作用,絮凝劑通過壓縮油粒的雙電層,破壞油滴界面上的穩(wěn)定乳化油膜,使油、水產(chǎn)生分離,并且形成穩(wěn)定的絮凝體。因此,后續(xù)試驗(yàn)采用C6140陽離子絮凝劑進(jìn)行研究,如無特別說明,萃余液濁度和油分均分別為725 NTU和215 mg/L。

2.2.2 絮凝劑用量對預(yù)處理效果的影響

試驗(yàn)條件:向各燒杯中分別加入500 mL萃余液,再向燒杯中分別加入C6140絮凝劑,攪拌轉(zhuǎn)速60 r/min,攪拌10 s,觀察并記錄試驗(yàn)現(xiàn)象,取樣分析濁度和油分。試驗(yàn)結(jié)果見表4。

表4 絮凝劑用量對預(yù)處理效果的影響

由表4可知,隨著絮凝劑用量增加,萃余液中濁度和油分含量顯著降低;當(dāng)絮凝劑用量為2.0 g/m3萃余液時(shí),處理后的溶液清澈,油分降低至41.8 mg/L。

2.2.3 絮凝攪拌時(shí)間對預(yù)處理效果的影響

試驗(yàn)條件:向各燒杯中分別加入500 mL萃余液,絮凝劑C6140加入量為2.0 g/m3萃余液,攪拌轉(zhuǎn)速60 r/min,攪拌不同時(shí)間,觀察并記錄試驗(yàn)現(xiàn)象,取樣分析濁度和油分。試驗(yàn)結(jié)果見表5?？梢钥闯?攪拌時(shí)間對有機(jī)相去除效果基本沒有影響;但攪拌時(shí)間過長,容易將形成的絮團(tuán)打散,影響絮團(tuán)的自然沉降速度。因此,混合攪拌時(shí)間以10 s為宜。

表5 攪拌時(shí)間對預(yù)處理效果的影響

2.2.4 攪拌轉(zhuǎn)速對預(yù)處理效果的影響

試驗(yàn)條件:向各燒杯中分別加入500 mL萃余液,萃余液濁度和油分分別為1 320 NTU和271 mg/L,絮凝劑C6140加入量為2.0 g/m3萃余液,攪拌10 s,考察攪拌轉(zhuǎn)速對預(yù)處理效果的影響。試驗(yàn)結(jié)果見表6。

表6 攪拌轉(zhuǎn)速對預(yù)處理效果的影響

由表6可知,攪拌轉(zhuǎn)速對于預(yù)處理效果基本沒有影響;但過大的轉(zhuǎn)速會(huì)將形成的絮團(tuán)打碎,不利于絮團(tuán)聚集沉降。因此,混合攪拌轉(zhuǎn)速控制在60 r/min。

2.2.5 靜置時(shí)間對預(yù)處理效果的影響

試驗(yàn)條件:取2 000 mL萃余液倒入燒杯中,絮凝劑C6140加入量為2.0 g/m3萃余液,攪拌轉(zhuǎn)速60 r/min,攪拌10 s后靜置一定時(shí)間,觀察并記錄試驗(yàn)現(xiàn)象,并取樣分析濁度和油分。試驗(yàn)結(jié)果見表7。

表7 靜置時(shí)間對預(yù)處理效果的影響

由表7可知,隨靜置時(shí)間的延長,絮凝處理后溶液的濁度和油分降低,靜置40 min后,濁度和油分分別為0 NTU和41.3 mg/L;而未經(jīng)絮凝預(yù)處理的萃余液,直接靜置48 h其濁度和油分也無明顯降低。這主要是由于絮凝劑具有較強(qiáng)的掃捕能力,能捕集到萃余液中的極微小顆粒,進(jìn)而形成大的絮團(tuán),降低油分和濁度。

2.2.6 萃余液濁度對預(yù)處理效果的影響

在實(shí)際生產(chǎn)中,由于生產(chǎn)參數(shù)的波動(dòng),萃余液濁度和油分在一定時(shí)期內(nèi)出現(xiàn)較大波動(dòng),要求絮凝預(yù)處理工藝具有較高穩(wěn)定性及可靠性。取不同日期的萃余液進(jìn)行試驗(yàn),考察C6140絮凝預(yù)處理工藝的穩(wěn)定性。試驗(yàn)條件:取2 000 mL萃余液倒入燒杯中,絮凝劑C6140加入量為2.0 g/m3萃余液,攪拌轉(zhuǎn)速60 r/min,攪拌10 s后靜置40 min取樣分析,試驗(yàn)結(jié)果見表8。

表8 萃余液濁度對絮凝預(yù)處理效果的影響

從表8可看出,C6140絮凝劑對不同濁度的萃余液均能產(chǎn)生較好的降濁效果,具有較強(qiáng)的適應(yīng)性。

3 結(jié)論

陽離子型絮凝劑對萃余液處理效果較好,處理后的萃余液清澈透亮。在陽離子絮凝劑C6140用量2.0 g/m3萃余液、攪拌轉(zhuǎn)速60 r/min、攪拌時(shí)間10 s、攪拌后靜置40 min條件下,絮凝處理后得到的清液濁度和油分分別降低至0 NTU和44.8 mg/L。陽離子絮凝劑C6140對萃余液濁度變化有較強(qiáng)的適應(yīng)性,絮凝預(yù)處理工藝參數(shù)可應(yīng)用于生產(chǎn)。