Επεξεργασία λυμάτων που περιέχουν οξύ

Τα όξινα λύματα είναι τα λύματα με τιμή pH μικρότερη από 6. Ανάλογα με τους διαφορετικούς τύπους και τις συγκεντρώσεις οξέων, τα όξινα λύματα μπορούν να χωριστούν σε ανόργανα όξινα λύματα και οργανικά όξινα λύματα. Ισχυρά όξινα λύματα και ασθενή όξινα λύματα. Μονόξινα λύματα και πολυόξινα λύματα. Χαμηλής συγκέντρωσης όξινα λύματα και υψηλής συγκέντρωσης όξινα λύματα. Συνήθως τα όξινα λύματα, εκτός από το ότι περιέχουν κάποιο οξύ, συχνά περιέχουν επίσης ιόντα βαρέων μετάλλων και τα άλατά τους και άλλες επιβλαβείς ουσίες. Τα όξινα λύματα προέρχονται από ένα ευρύ φάσμα πηγών, όπως η αποστράγγιση ορυχείων, η υδρομεταλλουργία, η έλαση χάλυβα, η επιφανειακή επεξεργασία χάλυβα και μη σιδηρούχων μετάλλων με οξύ, η χημική βιομηχανία, η παραγωγή οξέων, οι χρωστικές ουσίες, η ηλεκτρόλυση, η ηλεκτρολυτική επιμετάλλωση, οι τεχνητές ίνες και άλλοι βιομηχανικοί τομείς. Τα συνηθισμένα όξινα λύματα είναι τα λύματα θειικού οξέος, ακολουθούμενα από τα λύματα υδροχλωρικού οξέος και νιτρικού οξέος. Κάθε χρόνο, η Κίνα πρόκειται να απορρίψει σχεδόν ένα εκατομμύριο κυβικά μέτρα βιομηχανικών αποβλήτων οξέος. Εάν αυτά τα λύματα απορριφθούν απευθείας χωρίς επεξεργασία, θα διαβρώσουν τους αγωγούς, θα προκαλέσουν ζημιές στις καλλιέργειες, θα βλάψουν τα ψάρια, θα προκαλέσουν ζημιές στα πλοία και θα καταστρέψουν την περιβαλλοντική υγεία. Τα βιομηχανικά όξινα λύματα πρέπει να υποβάλλονται σε επεξεργασία ώστε να πληρούν τα εθνικά πρότυπα απόρριψης πριν από την απόρριψη, τα όξινα λύματα μπορούν να ανακυκλωθούν και να επαναχρησιμοποιηθούν. Κατά την επεξεργασία του απόβλητου οξέος, οι μέθοδοι που μπορούν να επιλεγούν περιλαμβάνουν επεξεργασία με άλατα, μέθοδο συμπύκνωσης, μέθοδο χημικής εξουδετέρωσης, μέθοδο εκχύλισης, μέθοδο ρητίνης ανταλλαγής ιόντων, μέθοδο διαχωρισμού με μεμβράνη κ.λπ.

1. ανακύκλωση αλατιού

Η λεγόμενη αλάτιση συνίσταται στη χρήση μεγάλης ποσότητας κορεσμένου αλμυρού νερού για την καθίζηση σχεδόν όλων των οργανικών ακαθαρσιών στο απόβλητο οξύ. Ωστόσο, αυτή η μέθοδος θα παράγει υδροχλωρικό οξύ και θα επηρεάσει την ανάκτηση και αξιοποίηση του θειικού οξέος στο απόβλητο οξύ, επομένως μελετήθηκε η μέθοδος αλάτισης των οργανικών ακαθαρσιών στο απόβλητο οξύ με κορεσμένο διάλυμα όξινου θειικού νατρίου.
Το απόβλητο οξύ περιέχει θειικό οξύ και διάφορες οργανικές ακαθαρσίες, οι οποίες είναι κυρίως μια μικρή ποσότητα 6-χλωρο-3-νιτροτολουολο-4-σουλφονικού οξέος και διάφορα ισομερή εκτός από το 6-χλωρο-3-νιτροτολουολο-4-σουλφονικό οξύ που παράγεται από το τολουόλιο κατά τη διαδικασία σουλφόνωσης, χλωρίωσης και νιτροποίησης. Η μέθοδος αλατοποίησης είναι η χρήση μεγάλης ποσότητας κορεσμένου αλμυρού νερού για την καθίζηση σχεδόν όλων των οργανικών ακαθαρσιών στο απόβλητο οξύ. Η μέθοδος ανακύκλωσης αλατοποίησης όχι μόνο μπορεί να απομακρύνει διάφορες οργανικές ακαθαρσίες στο απόβλητο οξύ, αλλά και να ανακτήσει το θειικό οξύ για να το βάλει στον κύκλο παραγωγής, εξοικονομώντας κόστος και ενέργεια.

2. Μέθοδος ψησίματος

Η μέθοδος ψησίματος εφαρμόζεται στο πτητικό οξύ όπως το υδροχλωρικό οξύ, το οποίο διαχωρίζεται από το διάλυμα με ψήσιμο για να επιτευχθεί αποτέλεσμα ανάκτησης.

3. Μέθοδος χημικής εξουδετέρωσης

Η βασική αντίδραση οξέος-βάσης H+(aq)+OH-(aq)=H2O αποτελεί επίσης σημαντική βάση για την επεξεργασία λυμάτων που περιέχουν οξύ. Οι συνήθεις μέθοδοι για την επεξεργασία λυμάτων που περιέχουν οξύ περιλαμβάνουν την εξουδετέρωση και την ανακύκλωση, την αμοιβαία εξουδετέρωση λυμάτων που περιέχουν οξύ, την εξουδετέρωση φαρμάκων, την εξουδετέρωση με διήθηση κ.λπ. Στις πρώτες ημέρες ορισμένων επιχειρήσεων σιδήρου και χάλυβα στην Κίνα, οι περισσότερες από αυτές χρησιμοποιούσαν τη μέθοδο της εξουδετέρωσης οξέος-βάσης για την επεξεργασία των υγρών αποβλήτων υδροχλωρικού οξέος και θειικού οξέος, έτσι ώστε η τιμή του pH να φτάσει το πρότυπο απόρριψης. Ανθρακικό νάτριο (σόδα), υδροξείδιο του νατρίου, ασβεστόλιθος ή ασβέστης ως πρώτες ύλες για την εξουδετέρωση οξέος-βάσης, η γενική χρήση είναι φθηνή, εύκολη στην παρασκευή ασβέστη.

4. Μέθοδος εκχύλισης

Η εκχύλιση υγρού-υγρού, γνωστή και ως εκχύλιση με διαλύτη, είναι μια μοναδιαία λειτουργία που χρησιμοποιεί τη διαφορά στη διαλυτότητα των συστατικών στην πρώτη ύλη στον κατάλληλο διαλύτη για να επιτευχθεί διαχωρισμός. Κατά την επεξεργασία λυμάτων που περιέχουν οξύ, είναι απαραίτητο να επιτευχθεί πλήρης επαφή μεταξύ των λυμάτων που περιέχουν οξύ και του οργανικού διαλύτη, έτσι ώστε οι ακαθαρσίες στο απόβλητο οξύ να μεταφερθούν στον διαλύτη. Οι απαιτήσεις εκχυλιστικού είναι: (1) το απόβλητο οξύ να είναι αδρανές, να μην αντιδρά χημικά με το απόβλητο οξύ και να μην διαλύεται στο απόβλητο οξύ· (2) Οι ακαθαρσίες στο απόβλητο οξύ έχουν υψηλό συντελεστή κατανομής στο εκχυλιστικό και το θειικό οξύ· (3) Η τιμή είναι φθηνή και εύκολη στην απόκτηση· (4) Εύκολος διαχωρισμός από τις ακαθαρσίες, μικρή απώλεια κατά την απογύμνωση. Τα συνηθισμένα εκχυλιστικά περιλαμβάνουν βενζόλιο (τολουόλιο, νιτροβενζόλιο, χλωροβενζόλιο), φαινόλες (κρεόσωτο ακατέργαστη διφαινόλη), αλογονωμένους υδρογονάνθρακες (τριχλωροαιθάνιο, διχλωροαιθάνιο), ισοπροπυλαιθέρα και N-503.

5. μέθοδος ρητίνης ανταλλαγής ιόντων

Η βασική αρχή της επεξεργασίας υγρών οργανικών όξινων αποβλήτων με ρητίνη ανταλλαγής ιόντων είναι ότι ορισμένες ρητίνες ανταλλαγής ιόντων μπορούν να απορροφήσουν οργανικά οξέα από το διάλυμα αποβλήτων οξέος και να αποκλείσουν ανόργανα οξέα και μεταλλικά άλατα για να επιτύχουν τον διαχωρισμό διαφορετικών οξέων και αλάτων.

6. μέθοδος διαχωρισμού μεμβράνης

Για τα όξινα υγρά απόβλητα, μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν μέθοδοι επεξεργασίας μεμβράνης όπως η αιμοκάθαρση και η ηλεκτροδιάλυση. Η ανάκτηση με μεμβράνη των αποβλήτων οξέων υιοθετεί κυρίως την αρχή της αιμοκάθαρσης, η οποία καθοδηγείται από τη διαφορά συγκέντρωσης. Ολόκληρη η συσκευή αποτελείται από μεμβράνη αιμοκάθαρσης με διάχυση, πλάκα διανομής υγρού, πλάκα ενίσχυσης, πλαίσιο πλάκας ροής υγρού κ.λπ., και επιτυγχάνει αποτέλεσμα διαχωρισμού διαχωρίζοντας τις ουσίες στο υγρό απόβλητο.

7. μέθοδος κρυστάλλωσης ψύξης

Η μέθοδος κρυστάλλωσης με ψύξη είναι μια μέθοδος για τη μείωση της θερμοκρασίας του διαλύματος και την καθίζηση της διαλυμένης ουσίας. Χρησιμοποιείται στη διαδικασία επεξεργασίας οξέος αποβλήτων, όπου οι ακαθαρσίες στο οξύ αποβλήτων ψύχονται για να ανακτηθεί το όξινο διάλυμα που πληροί τις απαιτήσεις και μπορεί να επαναχρησιμοποιηθεί. Για παράδειγμα, το θειικό οξύ αποβλήτων που απορρίπτεται από τη διαδικασία πλύσης με ακύλιο ενός ελασματουργείου περιέχει μεγάλη ποσότητα θειικού σιδήρου, το οποίο υποβάλλεται σε επεξεργασία με τη διαδικασία συμπύκνωσης-κρυστάλλωσης και διήθησης. Μετά την απομάκρυνση του θειικού σιδήρου με διήθηση, το οξύ μπορεί να επιστραφεί στη διαδικασία αποξείδωσης χάλυβα για συνεχή χρήση.

Η κρυστάλλωση με ψύξη έχει πολλές βιομηχανικές εφαρμογές, οι οποίες απεικονίζονται εδώ από τη διαδικασία καθαρισμού με οξύ στην επεξεργασία μετάλλων. Στη διαδικασία επεξεργασίας χάλυβα και στη μηχανική επεξεργασία, το διάλυμα θειικού οξέος χρησιμοποιείται συνήθως για την αφαίρεση της σκουριάς από την μεταλλική επιφάνεια. Επομένως, η ανακύκλωση του απόβλητου οξέος μπορεί να μειώσει σημαντικά το κόστος και να προστατεύσει το περιβάλλον. Η κρυστάλλωση με ψύξη χρησιμοποιείται στη βιομηχανία για την επίτευξη αυτής της διαδικασίας.

8. Μέθοδος οξείδωσης

Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιείται εδώ και πολύ καιρό και η αρχή της είναι η αποσύνθεση των οργανικών ακαθαρσιών στο απόβλητο θειικό οξύ με οξειδωτικά μέσα υπό κατάλληλες συνθήκες, έτσι ώστε να μπορεί να μετατραπεί σε διοξείδιο του άνθρακα, νερό, οξείδια του αζώτου κ.λπ. και να διαχωριστεί από το θειικό οξύ, έτσι ώστε το απόβλητο θειικό οξύ να μπορεί να καθαριστεί και να ανακτηθεί. Συνήθως χρησιμοποιούμενα οξειδωτικά είναι το υπεροξείδιο του υδρογόνου, το νιτρικό οξύ, το υπερχλωρικό οξύ, το υποχλωριώδες οξύ, τα νιτρικά, το όζον κ.ο.κ. Κάθε οξειδωτικό έχει τα πλεονεκτήματα και τους περιορισμούς του.