沉淀电解集成处理高盐冶金废水实验研究

3.1.2氯化钙投加量

试验在室温25℃进行,称取41.09gCaCl2（CaCl2在25℃的溶解度为70g）溶解于水中,定容至100mL。取2mL、3mL、5mL、9mL、10mL和11mL分别加入50mL废水中,搅拌5min后测定硫酸根去除率,去除效果见图2。

由图2可知,当CaCl2的投加量为10mL,即4109mg时,硫酸根的去除率在99.15%,尾水中硫酸根浓度降至880mg/L,CaCl2溶液对硫酸根的去除效果比较好,产生的CaSO4纯度在95%～98%,达到工业级应用标准。

CaSO4微溶于水,溶解度与温度有关,10℃溶解度为1.928g／L,40℃溶解度为2.097g/L,100℃溶解度为1.619g/L,而实验值却为880mg/L,远小于硫酸钙的溶解度,根据本实验测定,硫酸钙的容度积常数在5.1×10-6-1.96×10-4,之所以没有确定值,是由于试验用水非自配纯水,而且原水中含有大量的其它物质,同离子效应和盐效应对本沉淀反应影响比较大,实际上硫酸钙溶解后,一部分以未电离硫酸钙存在,一部分电离成硫酸根离子和钙离子存在,故SO2-4离子实际去除率高于理论计算值。

3.2电解制碱试验

原水经沉淀剂CaCl2处理后,SO2-4离子浓度从原来的103000mg/L降为880mg/L,原水pH值略有下降,为11.2,Cl-离子浓度为50672.5mg/L,如果此处理水直接排放,必须回调pH＜8,为实现处理水的回用,满足生产需求,Cl-离子浓度必须低于3500mg/L,通过电解可达到此要求。

3.2.1电解试验机理

沉淀试验后尾水中氯化钠浓度为50672.5mg/L,依据电解法制碱工艺机理。

电解：2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑,

阴极：2H++eH2↑,

阳极：2Cl-2eCl2↑。

3.2.2电极选择

通过前期实验研究,与电解法制碱工艺比较,Ti/PbO2电极具有电解效率高,电极使用寿命长等优点,一直被广泛应用于电解行业中,所以本试验电极选用Ti/PbO2电极,探索极板间距、pH等对去除Cl-离子的效果影响,确定最佳电解条件。

3.2.3电极板间距选择

实验选择Ti/PbO2为阴极,石墨为阳极,以Cl-离子去除率为指标,确定最优板电极间距。如图3知,最佳电极间距为7mm。

3.2.4pH值对电解效果的影响

由图4知,在酸性条件下,电解效率优越于碱性条件,当pH3,电解时间为40min时,Cl-离子去除率为90.8%,Cl-离子浓度为4625.3mg/L。

3.2.5最佳条件电解试验

原水经沉淀剂CaCl2处理后,上清液pH11.2,如果在酸性条件下进行电解去除Cl-离子,势必重调pH值,增加电解负担,故实验确定最佳电解实验条件为：pH11.2,极板间距为7mm,常温。电解实验结果见图5所示。

由图5可知,起始时氯离子浓度下降很快,电解时间为60min时,氯离子浓度最低,为3200mg/L,氢氧根浓度为40g/L,完全满足回用要求。

4结语

（1）用CaCl2作为沉淀剂,处理冶金萃取废水脱除SO2-4离子,当原水SO2-4离子浓度为103.0g/L,投加CaCl282.18g/L,出水SO24最低880mg/L,去除率在99.15%;回收CaSO4纯度95%～98%,由于同离子效应和盐效应的影响及实际CaSO4溶解特性,SO-4离子实际去除率高于理论计算值。

（2）原水经沉淀剂CaCl2处理后,上清液最佳电解实验条件为：pH11.2,极板间距为7mm,电解时间60min,常温下,氯离子浓度最低为3200mg/L,氢氧根浓度为40g/L,完全满足回用要求。

（3）在实验研究中发现,当水中氯离子浓度较高时,电解反应以Cl-为主反应,电解H+为副反应;当水中氯离子浓度低于3.2g/L时,电解H+逐渐成为主反应,电解Cl-则成为副反应;说明电解效率与氯离子浓度有着较大关系。

（4）与传统除盐工艺相比,针对本废水特性和生产工艺,实验探索了电解法处理冶金萃取废水回用、实现CaSO4资源化利用的可行性,有关Cl2的回收将在以后的研究中继续探索。

参考文献：

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作者简介：袁根勤（1978―），男，江苏泰州人，在职硕士研究生，主要从事环境监测方面的研究工作。

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