銘盛環(huán)境——工業(yè)污水，工業(yè)廢水處理專家，提供污水處理解決方案

　　2019年4月20日，在唐山市召開的京津冀冶金工業(yè)固廢管理及鉛鋅資源綜合應(yīng)用頂峰論壇上，中國有色金屬工業(yè)協(xié)會會長陳全訓(xùn)說，在我國鋅資源應(yīng)用中約60%用于鋼鐵鍍鋅，初步預(yù)算年耗費(fèi)鋅資源約7000kt，國內(nèi)礦產(chǎn)鋅約4200kt，二次物料鋅資源回收約1400kt，其他超越1000kt的缺口需求依托從國外進(jìn)口鋅精礦或鋅錠來補(bǔ)充。因而，從二次資源中回收鋅成為當(dāng)今鋅資源綜合應(yīng)用研討的熱點(diǎn)之一。

　　鋅冶煉主要有火法和濕法兩種冶煉工藝，濕法煉鋅是當(dāng)今世界最主要的煉鋅辦法，其產(chǎn)量占世界總鋅產(chǎn)量的85%以上。在鋅冶煉過程中，不可防止地會產(chǎn)生各種含鋅、鐵的酸性廢水，在處置廢水的同時回收鋅資源具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。處置此類酸性廢水的辦法有中和沉淀法、硫化物沉淀法、氧化復(fù)原法和吸附法。中和沉淀法是在含重金屬廢水中參加堿，使重金屬生成不溶于水的氫氧化物沉淀，然后完成別離。由于該法操作簡單，是工業(yè)廢水處理目前常用的辦法。

　　筆者采用空氣氧化法將廢水中的Fe2+氧化成Fe3+，再添加石灰除去Fe3+，固液別離后的濾液與碳酸鈉反響，過濾枯燥后得到高純度的碳酸鋅產(chǎn)品。

　　1、實(shí)驗(yàn)局部

　　1.1 試劑、儀器及設(shè)備

　　1)主要試劑。

　　石灰(工業(yè)級)、碳酸鈉(剖析純，上海國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司)，實(shí)驗(yàn)用水為去離子水。

　　2)儀器及設(shè)備。

　　TP310型pH剖析儀、梅特勒-托利多PL602E型電子天平、6300型電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀(ICP-AES)、JJ-1型電動攪拌器、SHZ-D(Ⅲ)型循環(huán)水真空泵、SB-988型氧氣泵、101A-1B型電熱鼓風(fēng)枯燥箱。

　　1.2 實(shí)驗(yàn)廢水

　　實(shí)驗(yàn)廢水為山東恒邦冶煉股份有限公司(以下簡稱恒邦冶煉)污水處置車間的工業(yè)廢水，其主要成分的質(zhì)量濃度見表1。

　　1.3 實(shí)驗(yàn)原理

　　工業(yè)廢水除鐵沉鋅主要分兩個階段實(shí)施，分別為氧化沉淀除鐵和中和沉淀提鋅。

　　1)氧化沉淀除鐵：用石灰調(diào)理廢水至一定的pH值，用空氣把廢水中的Fe2+氧化成Fe3+，Fe3+水解生成Fe(OH)3沉淀，主要化學(xué)反響方程式為：

　　2)中和沉淀提鋅：應(yīng)用碳酸鈉調(diào)理溶液至一定的pH值，碳酸鈉與鋅離子反響生成碳酸鋅沉淀，主要化學(xué)反響方程式為：

　　1.4 實(shí)驗(yàn)辦法

　　經(jīng)過對恒邦冶煉廢水車間的工業(yè)廢水除鐵和提鋅實(shí)施實(shí)驗(yàn)調(diào)查，肯定廢水處置的最佳工藝條件。實(shí)驗(yàn)辦法如下：

　　1)氧化沉淀除鐵。

　　取一定量的工業(yè)廢水，以不同的流量通入空氣，再一邊攪拌一邊遲緩參加石灰調(diào)理溶液pH值為3.5，反響4h，干過濾。保存濾液，所得濾渣用水洗濯并于100℃枯燥至恒量。

　　2)沉淀提鋅。

　　取上述濾液一邊攪拌一邊遲緩參加碳酸鈉調(diào)理溶液pH值為7.5，反響30min，干過濾。保存濾液，所得濾渣用水洗濯并于100℃枯燥至恒量。

　　3)測定剖析。

　　主要對濾液及濾渣中Fe和Zn的含量采用ICP-AES測定。依據(jù)實(shí)驗(yàn)反響前后廢水中鐵離子和鋅離子的質(zhì)量濃度計算除鐵率和鋅損失率;依據(jù)除鐵后溶液和提鋅后溶液中鋅離子的質(zhì)量濃度計算沉鋅率。

　　工業(yè)廢水回收鋅工藝流程表示見圖1。

　　2、結(jié)果與討論

　　2.1 氧化沉淀除鐵

　　2.1.1 pH值的影響

　　取4份800mL工業(yè)廢水分別置于2L燒杯中，以20mL/min的流量向溶液中通入空氣，一邊攪拌一邊依次參加不同質(zhì)量的石灰調(diào)理pH值為3.0，3.5，4.0，4.5。反響4h，干過濾。保存濾液，將濾渣用水洗濯并枯燥至恒量后，取濾液及濾渣剖析。剖析結(jié)果見表2。

　　由表2能夠看出：鐵去除率和鋅損失率都隨著pH值的升高而升高。當(dāng)pH值從3.0升高到3.5時，鐵去除率從46.29%升高到99.54%;當(dāng)pH值從3.5升高到4.5時，鐵去除率從99.54%升高到99.82%，增長趨向變緩。這是由于隨著溶液pH值的升高，Fe2+被空氣中的氧氣大量氧化成Fe3+，Fe3+水解生成氫氧化鐵沉淀;當(dāng)pH=3.5時，溶液中的絕大局部Fe2+被氧化成Fe3+，進(jìn)而水解生成大量沉淀;隨著石灰的不時參加，溶液pH值繼續(xù)升高，溶液中鐵離子的質(zhì)量濃度較低，氧化-水解生成的氫氧化鐵沉淀較少，造成除鐵率增加遲緩。溶液pH值從3.0升高到4.5，鋅損失率呈大幅增加的趨向，由0.38%逐漸升高到27.46%，主要有2個緣由：①溶液中生成的氫氧化鐵沉淀具有吸附作用，溶液中一局部鋅離子吸附在氫氧化鐵外表沉淀析出;②隨著pH值升高，特別是pH值大于4.0時，溶液中局部鋅離子水解生成氫氧化鋅沉淀，造成溶液pH值越高，鋅離子損失率越大。綜合思索，選擇氧化沉淀除鐵的pH值為3.5，在除去工業(yè)廢水中鐵量最大化的同時盡量堅(jiān)持鋅的損失率較低。

　　2.1.2 空氣流速的影響

　　取4份800mL工業(yè)廢水分別置于2L燒杯中，分別以0，10，20，30mL/min的流量向溶液中通入空氣，一邊攪拌一邊依次參加石灰調(diào)理pH值為3.5。反響4h，后過濾。保存濾液，將濾渣用水洗濯并枯燥至恒量后，取濾液及濾渣剖析。剖析結(jié)果見表3。

　　由表3能夠看出：隨著空氣流速的增加，鐵去除率逐步增加，鋅損失率則變化不大，最高僅為2.50%。當(dāng)空氣流速為20mL/min時，鐵去除率到達(dá)99.54%，此時再增大空氣流速，鐵去除率變化不明顯。通入空氣的量對氧化工業(yè)廢水中的Fe2+為Fe3+進(jìn)而沉淀除鐵起著重要作用。工業(yè)上常用羅茨風(fēng)機(jī)向反響槽或反響釜鼓入空氣，空氣流速越大耗費(fèi)電量越多，因而思索到節(jié)約本錢，選用空氣流速20mL/min較為適宜。

　　2.1.3 氧化反響時間的影響

　　取4份800mL工業(yè)廢水分別置于2L燒杯中，以20mL/min的流量向溶液中通入空氣，一邊攪拌一邊依次參加適量的石灰調(diào)理pH值為3.5。分別反響2，3，4，5h，干過濾。保存濾液，將濾渣用水洗濯并枯燥至恒量后，取濾液及濾渣剖析。剖析結(jié)果見表4。

　　由表4能夠看出：隨著反響時間的延長，鐵去除率呈現(xiàn)先增加后趨于穩(wěn)定的趨向，鋅損失率呈現(xiàn)稍微增大的趨向。當(dāng)反響時間為4h時，鐵去除率到達(dá)99.54%，此時再延長反響時間，鐵去除率變化不明顯。反響時間對廢水除鐵的影響較大，反響時間較短，Fe2+氧化不完整;反響時間過長又會形成能源的糜費(fèi)。因而，選擇反響時間為4h較為適宜。

　　2.1.4 氧化沉淀除鐵的最佳反響條件

　　依據(jù)以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果，選擇最佳的反響條件調(diào)查氧化沉淀除鐵的穩(wěn)定性。取4份800mL工業(yè)廢水分別置于2L燒杯中，以20mL/min的流量向溶液中通入空氣，一邊攪拌一邊依次參加適量的石灰調(diào)理pH值為3.5。反響4h，干過濾。保存濾液，將濾渣用水洗濯并枯燥至恒量后，取濾液及濾渣剖析。剖析結(jié)果見表5。

　　由表5能夠看出：實(shí)驗(yàn)實(shí)施4次反復(fù)性實(shí)驗(yàn)，鐵的去除率都大于99%，鋅的損失率都小于3%。這闡明采用氧化沉淀除去工業(yè)廢水中鐵的辦法穩(wěn)定性較好，具有一定的工業(yè)應(yīng)用參考價值。

　　2.2 沉淀提鋅

　　2.2.1 沉淀劑品種的影響

　　取4份800mL除鐵后的溶液[ρ(Zn)=510.9mg/L]，一邊攪拌一邊依次參加不同沉淀劑調(diào)理pH值為7.5。反響0.5h，干過濾。保存濾液，將濾渣用水洗濯并枯燥至恒量后，取濾液及濾渣剖析。剖析結(jié)果見表6。

　　由表6能夠看出：4種沉淀劑對鋅沉淀都具有較好的效果，沉鋅率最低為83.93%，最高為99.60%。采用石灰作沉淀劑時濾渣中鋅含量最低，僅為5.62%，緣由是除鐵后濾液中含有大量的硫酸根離子，硫酸根離子與石灰生成微溶于水的硫酸鈣，從而增加了濾渣的質(zhì)量。采用硫化鈉作沉淀劑，硫離子和溶液中的其他金屬離子也生成沉淀增加了濾渣的質(zhì)量，致使濾渣中鋅含量較低，且硫化鋅顆粒較細(xì)，很難過濾。采用碳酸鈉和氫氧化鈉作沉淀劑，沉鋅率和濾渣中的鋅含量相當(dāng)，沉淀提鋅的效果最好。

　　為使沉淀提鋅的效果到達(dá)最好，同時降消沉淀劑的本錢，選擇碳酸鈉作為提取鋅的沉淀劑。

　　2.2.2 pH值的影響

　　取4份800mL除鐵后的溶液[ρ(Zn)=510.9mg/L]，一邊攪拌一邊依次參加不同質(zhì)量的碳酸鈉沉淀劑調(diào)理pH值分別為6.0，7.0，7.5，8.0。反響30min，干過濾。保存濾液，將濾渣用水洗濯并枯燥至恒量后，取濾液及濾渣剖析，剖析結(jié)果見表7。

　　由表7能夠看出：隨著pH值的升高，沉鋅率先增大后趨于穩(wěn)定。參加沉淀劑較少時，溶液pH值低于7.5，少量碳酸鈉與溶液中的H+反響生成二氧化碳?xì)怏w;隨著碳酸鈉參加量的增加，溶液的pH值逐步升高，大局部碳酸鈉與溶液中的Zn2+反響生成碳酸鋅沉淀，當(dāng)溶液的pH值為7.5時，沉鋅率到達(dá)最大;繼續(xù)參加碳酸鈉，溶液中的大局部Zn2+已與CO32-反響生成沉淀，溶液pH值繼續(xù)升高，但沉鋅率無顯著性增加。為取得較高的沉鋅率，同時節(jié)約碳酸鈉用量，選擇用碳酸鈉調(diào)理溶液的pH值為7.5最佳。

　　2.2.3 反響時間的影響

　　取4份800mL除鐵后的溶液[ρ(Zn)=510.9mg/L]，一邊攪拌一邊依次參加適量的碳酸鈉調(diào)理pH值為7.5。分別反響10，20，30，40min，干過濾。保存濾液，將濾渣用水洗濯并枯燥至恒量后，取濾液及濾渣剖析，剖析結(jié)果見表8。

　　由表8能夠看出：隨著反響時間的延長，沉鋅率呈現(xiàn)先增大后趨于穩(wěn)定的趨向。實(shí)驗(yàn)反響時間較短時，碳酸鈉與溶液中的Zn2+反響不完整;延長反響時間，碳酸鈉與溶液中的Zn2+反響較為完整，生成的碳酸鋅較多，鋅的回收率較高。當(dāng)反響時間超越30min時，溶液中的Zn2+含量較低，繼續(xù)延長反響時間，鋅的回收率不再明顯增加。因而，選擇反響時間30min最佳。

　　3、結(jié)論

　　1)含鋅、鐵的工業(yè)廢水氧化沉淀除鐵的最佳反響條件為：pH值3.5，空氣通入流速20mL/min，反響時間4h，此時鐵去除率為99.54%，鋅損失率為2.50%。

　　2)氧化沉淀除鐵后的工業(yè)廢水沉淀提鋅較適合的沉淀劑為碳酸鈉，最佳反響條件為：pH值7.5，反響時間30min，此時沉鋅率為99.60%;枯燥后沉淀中鋅質(zhì)量分?jǐn)?shù)為52.03%，折合碳酸鋅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)高達(dá)99.77%。

　　3)鋅冶煉過程產(chǎn)生的含鋅、鐵的工業(yè)廢水經(jīng)過氧化沉淀除鐵、沉淀提鋅處置，該工藝不只簡單易控，生產(chǎn)本錢較低，還以碳酸鋅的方式回收鋅，廢水完成了循環(huán)應(yīng)用，變廢為寶。