二氧化氯发生器残液处理方法

发布时间：2024-10-22 11:09:30 浏览： 次

　　二氧化氯以高效、快速的消毒效果，可减少有机消毒副产物的优势在消毒领域被广泛应用，但在复合法制备二氧化氯的过程中，会产生含有高浓度有害污染物氯酸盐的残液，鉴于二氧化氯发生器残液尚无妥善的处理方法，残液中的氯酸根会对环境造成严重危害。氯酸根属于含氧阴离子，且氧化性较强，理论上可以通过离子交换或氧化还原等途径进行处理。离子交换膜和离子交换树脂可有效分离富集含氧阴离子，铁粉可快速去除氧化性污染物。用离子交换膜、离子交换树脂和铁粉还原法对复合法制备二氧化氯过程中产生的高浓度氯酸盐残液进行处理，对3种方法进行综合比较。

　　1.离子交换膜的再生利用

　　当进水池中氯酸根质量浓度不再下降时将膜取出，用1m ol/L氯化钠溶液浸泡24h，再用去离子水浸泡24h对离子交换膜进行再生，重复交换过程。

　　离子交换膜再生后， 可连续运行24h 保持氯酸根的去除率达 50%，最终富集质量浓度仅为3.25g/L， 膜内累积量呈逐渐升高的趋势， 最终为1.03g， 离子交换膜再生后处理效果难以恢复。为探究其原因，对原离子交换膜和饱和后的膜进行扫描电镜(SEM)分析，由分析结果可知， 离子交换膜反应器连续运行312 h后， 离子交换膜高分子骨架网出现明显的裂痕，这是造成其无法再生利用的主要原因。

　　2.离子交换树脂法

　　进水氯酸钠质量浓度为2.0 g/L, 进水流量为43.3 mL/ min, 空床停留时间为19.6 min 时,柱子达到穿透后通入1mol/L 的NaOH解吸溶液,空床停留时间为30min, 每隔30min 取样。后分析解吸溶液中氯酸根的质量浓度。再加入2.0g/L的氯化钠溶液，重复试验步骤，分析其对氯酸根处理效果的影响。

　　树脂吸附饱和后，通入高浓度氢氧化钠溶液来交换固定基团上的氯酸根，由于强碱性交换树脂基团较易同 OH⁻结合能够与氯酸根交换，从而得出富集氯酸根的浓度。由以上分析结果可知， 解吸120 min时洗脱液中氯酸根质量浓度达到最大， 为23.5l g/L， 为进水质量浓度的11.8倍，达到了富集效果;120min之后氯酸根质量浓度基本逐渐下降;到800min 后，洗脱液中氯酸根质量浓度远低于进水溶液中的质量浓度。试验结果表明，当共存C⁺时，去除率降低 5%，因为离子交换树脂上可交换基团是固定的，共存的阴离子会与目标离子氯酸根竞争交换位点，从而降低氯酸根的交换效率。将富集后溶液与复合二氧化氯发生器氯酸钠进料的理化性质进行对比。

　　富集液由于由碱液洗脱得到，呈碱性。由富集液与氯酸钠进料的理化性质对比可知，富集液可作为原液来配置二氧化氯发生器氯酸钠进料，但实际应用前需对其进行 pH调节使其范围在6.7~7.0，实现了残液的资源化利用。

　　3铁粉还原法

　　将钝化后的铁粉用0.3mol/L的盐酸溶液清洗3次，以实现铁粉的活化，然后用去离子水将其清洗至中性为止，每次充分混合后用磁铁对其进行分离。铁粉活化后继续重复还原反应试验步骤，直到处理后氯酸盐去除率低于50%为止。

　　当对钝化铁粉进行酸洗后，保持去除率为50%的使用次数提高5次。相对未酸洗铁粉，还原反应速率略增加，随酸洗次数增加，氯酸盐去除率呈下降趋势。一方面，试验过程中无法避免未反应铁粉随洗液的流失，因此还原剂量减少，导致氯酸根的去除率降低，反应速率减慢; 另一方面，随着还原反应的进行，铁粉消耗完溶液中的氢离子后表面又继续发生钝化现象，因此需要通过增加酸洗次数或加酸的方式来促进铁粉的活化。

　　结论

　　离子交换膜处理后氯酸盐富集质量浓度为13.06 g/L，为进水质量浓度的6.5倍，去除率大于50%，离子交换膜不可重复使用; 离子交换树脂处理后富集质量浓度为23.51g/L，为进水质量浓度的11.8倍，去除率为95%，离子交换树脂可重复使用; 铁粉对氯酸根去除率为 99%，可连续使用 15 次。综合比较处理效果、控制条件和处理成本，选择铁粉还原法为最佳方法。