钛白废水处理研究

硫酸法生产钛白粉会产生大量的酸性废水，据统计，每生产1t钛白粉可产生废水40～60t，目前主要采用石灰中和处理该废水。造纸白泥是纸浆造纸厂在碱回收过程中产生的大量苛性废渣，一直得不到妥善处理，既造成了环境污染，又要支付巨额的排污费用。为了资源的综合利用，达到“以废治废”的效果，笔者研究以造纸白泥和石灰为中和剂，采用两段中和+曝气沉淀的工艺处理钛白废水，以便为酸性废水的处理寻找一条更经济合理的方法，同时也为造纸白泥的资源化利用寻找途径。

1实验部分

1.1仪器与试剂

试剂：造纸白泥，0.125mm(120目)，来源于贺州市某造纸厂，干燥后CaCO3的质量分数为91.30%;生石灰粉，0.125mm(120目)，来源于贺州市某钛白粉厂;钛白废水取自贺州市某硫酸法钛白粉厂综合废水处理调节池。氢氧化钠、硫酸亚铁铵、重铬酸钾、盐酸羟胺、酒石酸钾钠、邻菲罗啉等均为化学纯试剂。

仪器：721分光光度计(721-100)，上海棱广科学器材有限公司;六联搅拌机(ZR4-6)，武汉中润精细化学品有限公司;磁性搅拌器(JJ-1)，中外合资深圳天南海北有限公司;粉碎机(DGF30/14-Ⅱ)、干燥器(AHG101-2A)、电子天平(JJ-500)、pH计、G4砂芯坩锅、曝气装置、抽滤装置、消解装置等。

1.2实验方法

取一定量钛白废水，投加一定量经过干燥的造纸白泥，其主要成分碳酸钙和废水中的硫酸发生中和反应，经磁力搅拌器和六联搅拌机搅拌中和一定时间后，再投加干燥的生石灰粉，搅拌中和一定时间后曝气一定时间，沉降5min后取上清液，测定pH、Fe2+和SS(悬浮物)的质量浓度以及CODCr。

1.3水质分析方法

pH的测定采用玻璃电极法、Fe2+的测定采用邻菲罗啉分光光度法、SS测定采用石棉坩埚法、CODCr的测定采用重铬酸钾法。

2结果与讨论

2.1实验水样特点

笔者实验用水经测定：pH为1.03，酸度为9.8g/L，SS为188mg/L，COD为56.47mg/L，Fe2+质量浓度为1710mg/L，可见钛白粉生产所产生的酸性废水中主要污染物为硫酸及Fe2+。废水处理关键为酸碱中和及Fe2+的去除。

2.2第一阶段中和实验

2.2.1反应时间对中和反应的影响

由于中和反应生成的CaSO4是一种不溶于水的物质，反应在固液界面进行，CaSO4沉淀物在白泥颗粒的表面沉积而阻碍化学反应继续进行，另外反应生成的CO2气体微溶于水，经搅拌后，液体中的CO2会相应减少，所以在中和过程中必须搅拌，搅拌速度为420r/min。

为了选择合适的中和时间，试验中取钛白废水200mL，称得其质量为250g，根据废水的酸度计算出需要将质量分数为91.30%的造纸白泥3.8g，加入到废水中，常温下不断搅拌，搅拌速度为420r/min，考察中和时间对pH的影响。结果表明，所选的5个时间点5、10、15、20、25min，pH分别为4.51、5.19、5.58、5.58、5.58。中和时间为15min后的pH基本保持稳定。因此，实验选用中和时间为15min。

2.2.2温度对中和反应的影响

由于在中和反应过程中产生的CO2气体可以微溶于水中，在常温下不易分解出来，但当温度升高时，溶液中的碳酸会分解，pH变大。实验取白泥3.8g和钛白废水200mL进行中和反应，以420r/min搅拌15min，升高溶液温度，观测溶液中pH的变化，结果表明，在所选的5个温度为30、40、50、60、70℃时，pH分别为5.58、5.62、5.63、5.66、5.66。可见，当温度升高时，pH变化不明显。因此，为了节省能源，笔者实验选择在常温下反应。

2.2.3白泥投加量的确定

取7份废水，每份200mL，称取7份经过烘干的造纸白泥，质量分别为1、1.5、2、2.5、3、3.5、4g，依次投加到前述废水中，以420r/min搅拌15min后，沉降5min，取上清液，测定相应pH分别为1.58、2.28、4.05、5.31、5.58、5.61、5.61。可见，当投加造纸白泥质量≥3.5g时，钛白废水pH为5.61，基本保持不变。为了得到更精确的数据，在造纸白泥投加质量分别为3、3.1、3.2、3.3、3.4、3.5g时进行试验，测得相应pH分别为5.31、5.38、5.49、5.56、5.61、5.61。可见，投加造纸白泥质量≥3.4g时，即m(废水)∶m(造纸白泥)=1000∶13.6时，废水的pH为5.61。所以造纸白泥只能起初步调节pH的作用，超过一定投加量后，白泥不再起中和作用，且其絮凝沉降性能不好。而通过了解该钛白粉厂用CaO可以较好地调节pH，絮凝沉降性能比较好。考虑到经济原因，可先在废水中加入一定量的造纸白泥初步调节pH，然后加入石灰，进一步调节pH，以提高絮凝效果。

2.3第二阶段中和实验

向投加了3.4g白泥处理后的废水中再加入石灰，调节pH和絮凝Fe2+，采用常温中和5min的方法，当石灰投加量分别为0、0.15、0.25、0.35、0.45、0.5g时，pH分别为5.61、5.95、6.41、7.25、9.41、13.75，可见，当石灰投加质量为0.35g时，即m(废水)∶m(石灰)=1000∶1.4，钛白废水pH为7.25，达到排放要求。