自上世纪80年代,欧美和日本不断研究从酸洗废水中回收酸和金属离子的方法,可以分为三类技术:一是酸回收技术,这通常包括蒸发法,高温焙烧法,离子交换法,酸阻滞法;二是金属离子回收技术,如选择性沉淀法;三是同时回收酸和金属离子技术,如膜处理技术[5]。

(1)酸回收技术

①蒸发法。该法适用于某些易挥发性酸,如硝酸、氢氟酸、盐酸废液,对其加热蒸发,再冷凝回收,根据废酸液特征对蒸馏残液进行不同的后处理。刘苗以负压蒸发结晶+絮凝剂制备的组合工艺处理盐酸酸洗废液,回收酸并制备液态聚合铁类絮凝剂[3]。该组合工艺实现了酸洗废水的零排放,每年预计获得经济收益16。94万元,兼具环境和经济双重效益。张孟民等以酸洗废液为原料,通过蒸发浓缩再生盐酸,制得的盐酸浓度高达34%,同时获得副产物磷肥和氧化铁[6],不仅避免了酸洗废液对环境造成污染,并且经济效益良好。

②高温焙烧法。废酸液中的酸在高温下燃烧气化,亚铁盐在高温下氧化水解,最终转化为酸和氧化铁。含有易挥发性酸的废水,如盐酸或硝酸废液,通常选用该法来处理。该法处理能力大,酸的再生率通常高达99%,回收的酸可直接回用,而氧化铁回收后既可用于生产磁性材料或颜料,亦可作为冶炼原料,环境效益和经济效益良好[7]。

③离子交换法。该法通过不溶性离子化合物上可交换离子与溶液中同性离子交换,从而分离有害离子。该法已成功用于工业化生产,如在多国建立的离子交换装置(Acid Purification unit)[8]。APU法处理不锈钢酸洗废水时,选择性透过盐溶液,酸则因吸附截留在树脂上。论文网

该法树脂吸附容量大、可再生并且能耗低。然而,该法再生的酸浓度过低,无法直接回用,处理成本较高。

④酸阻滞法。该法利用酸阻滞(Acid Retardation)原理,即某些树脂对强酸和金属盐离子具有选择性,仅吸附强酸,进而分离废酸和金属离子,然后用清水洗脱树脂并回收废酸。杨才杰[9]采用酸阻滞-针铁矿法除杂组合工艺处理不锈钢酸洗废水,回收了废水中氢氟酸、硝酸及有价金属镍,毒害污染物减排明显,重金属减排总量达12。5 kg/t、氟减排总量达70。49 kg/t。而且该技术处理每吨废水收益高达1386元,经济效益显著。

(2)金属离子回收技术

酸洗废水中回收酸后,仍含有大量金属离子,其回收价值很高。J。Dufour等提出了一种选择性沉淀方法,研究结果表明,镍以氢氧化物形态与铁、铬分离,回收率超过72%,纯度超过90%[10]。

(3)同时回收酸和金属离子技术

膜分离技术利用膜的选择性酸分离铁盐和酸,并同时实现铁盐和酸的回收。纳滤法即是膜分离技术中的一种,采用纳滤法回收酸,并进一步浓缩结晶回收其内的金属离子,即纳滤结晶法,在国外应用广泛。瑞典建有2套用于处理不锈钢酸洗废水的装置,该装置就利用了纳滤-结晶组合工艺,在回收氢氟酸/硝酸的同时,金属离子以氟化物的形式析出,最终热分解回收[11]。但该工艺结晶器容易结垢,难以大规模工业化。

1。2  水体重金属污染

1。2。1  重金属废水来源、危害

随着人类活动加剧,特别是工业迅速发展,大量工业废水、采矿及金属冶炼产生的污染物排入到水体中,使水体中重金属浓度超过一定的标准值,造成严重的重金属污染。它主要来源可分为自然源和人为源。自然源通常为岩石风化的碎屑产物[12],人为源主要是:采矿、冶金、化工、选矿、造纸、制革、电镀等行业部门[13]。

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