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硫铵废水中去除汞离子方法

作者:洛哈斯水处理 时间:2024-01-16 18:20:59 点击:

含汞工业废水是对环境污染最严重和危害最严重的废水之一。含汞离子废水的常规处置包括物理法、化学法和微生物法。其中,物理和化学法包括化学沉淀法、电解法、离子交换法、活性炭吸附法、金属还原法;微生物法包括生物吸附法、生物强化法。

在制备疫苗时,往往需要在制备液中添加少量硫柳汞来防止疫苗的污染,同时也需要添加大量的硫铵来使疫苗析出富集,这样就产生大量含汞离子的硫铵废水。最近,由于新冠肺炎的持续流行,给疫苗生产企业带来极大的生产负担,同时也产生大量的含汞离子的硫铵废水,此类废水的处置对疫苗生产企业持续稳定生产有可能造成影响。

疫苗生产过程中产生的硫铵废水是一种高盐废水,其盐质量分数最高时能达到8%左右,同时含有较高浓度的汞离子,常规的处理方法很难降低废水中汞离子的浓度。由于硫铵废水含有大量的可溶性盐,采用微生物法时,微生物很难在此环境下生存,因此微生物处理法不适用于此类废水的处置。大量的NH4+可使汞离子形成氨配合物,使得已形成沉淀的汞离子化合物又溶解于硫铵废水中。采用物理吸附法时,硫铵废水中的盐分物质能够轻松添附于吸附材料的微孔结构内,对废水中汞离子去除不利。

本文以某生物制药企业产生的硫铵废水为实验样本,研究不同实验药剂添加量对废水中汞离子去除效果,并探讨汞离子的去除机理及废水处理过程的可实施性。

1、材料与方法

1.1 实验材料

本文采用的实验废水以某生物制药公司生产疫苗时产生的硫铵废水为实验主体,在废水中添加硫化钠、硫酸亚铁、重金属捕捉剂(DTC,二硫代氨基甲酸盐类)、聚丙烯酰胺(5%溶液)等,以去除汞离子,并在硫铵废水中添加危险废物焚烧时的尾气处理废液作为参照,以此来探讨硫铵废水中汞离子的去除机理。硫铵废水的检测指标见表1

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1.2 实验方法

实验时,采用玻璃烧杯盛装硫铵废水,使用磁力搅拌器开始搅拌,并在烧杯中依次加入各类实验药剂。

实验1:在烧杯中,加入硫铵废水100mL,开启磁力搅拌器,加入石灰20g;搅拌均匀后,依次加入硫化钠2g,聚合硫酸铁2g,聚合氯化铝2g,每次加入间隔2min。加入完成后,持续搅拌10min。静止30min后过滤,检测其各项指标变化情况。

实验2:在烧杯中,加入硫铵废水100mL,开启磁力搅拌器,加入硫化钠1.5g;搅拌溶解后,依次加入硫酸亚铁2g,重金属捕捉剂4mL,聚丙烯酰胺1滴,每次加入间隔2min。加入完成后,持续搅拌10min。静止30min后过滤,检测其各项指标变化情况。

实验3:在烧杯中,加入硫铵废水200mL,开启磁力搅拌器,加入硫化钠3g;搅拌溶解后,依次加入硫酸亚铁4g,重金属捕捉剂6mL,聚丙烯酰胺2滴,每次加入间隔2min。加入完成后,持续搅拌10min。静止30min后过滤,检测其各项指标变化情况。

实验4:在烧杯中,加入硫铵废水100mL,开启磁力搅拌器,加入石灰水100mL(10%);搅拌均匀后,依次加入硫化钠1.5g,硫酸亚铁2g,聚丙烯酰胺1滴,每次加入间隔2min。加入完成后,持续搅拌10min。静止30min后过滤,检测其各项指标变化情况。

实验5:在烧杯中,加入硫铵废水100mL,开启磁力搅拌器,加入水100mL;搅拌均匀后,依次加入硫化钠1.5g,硫酸亚铁2g,聚丙烯酰胺1滴,每次加入间隔2min。加入完成后,持续搅拌10min。静止30min后过滤,检测其各项指标变化情况。

实验6:在烧杯中,加入硫铵废水200mL,开启磁力搅拌器,加入硫化钠4g;搅拌均匀后,依次加入硫酸亚铁4g,重金属捕捉剂1mL,聚丙烯酰胺1滴,每次加入间隔2min。加入完成后,持续搅拌10min。静止30min后过滤,检测其各项指标变化情况。

实验7:在烧杯中,加入硫铵废水100mL,开启磁力搅拌器,加入水100mL;搅拌均匀后,依次加入硫化钠1.5g,硫酸亚铁2g,聚丙烯酰胺1滴,每次加入间隔2min。加入完成后,持续搅拌10min。静止30min后过滤,检测其各项指标变化情况。

实验8:在烧杯中,加入硫铵废水100mL,开启磁力搅拌器,加入尾气处理废液100mL;搅拌均匀后,依次加入硫化钠3g,硫酸亚铁4g,聚丙烯酰胺1滴,每次加入间隔2min。加入完成后,持续搅拌10min。静止30min后过滤,检测其各项指标变化情况。

1.3 检测结果

实验检测结果见表2

2.jpg

2、结果与讨论

2.1 硫铵废水中NH4+对汞离子的影响

目前,有相关文献表明,废水中大量的NH4+会溶解已沉淀的汞离子,形成氨配合物。常采用硫化物沉淀法来去除废水中的汞离子,采用此方法时需要将废水pH调节至弱碱性,并添加过量的硫化物和少量的铁盐,同时添加少量的混凝剂,方能使废水中的汞离子有效沉淀。少量铁盐的加入是为了抑制过量S2-与汞离子形成络合物。其他结果表明,单纯在硫铵废水中添加硫化钠时,废水中不能产生沉淀,因此常规硫化物沉淀法不能用于硫铵废水中汞离子的去除。

在实验1中,采用石灰作为调节剂,但废液中已溶解了大量的硫铵,即使采用大量的强碱调节,也已很难将溶液pH调节至弱碱性。一方面硫铵作为缓冲剂,另一方面溶液调节碱性环境时,强碱的加入,使得部分溶解的NH4+溢出,变成氨气挥发,从而硫铵废水不能有效的调节其pH。采用石灰沉淀法不仅能去除硫铵废水中NH4+,还能与硫铵形成稳定的硫酸钙沉淀,增加溶液中对汞离子的吸附。结果表明,使用石灰+硫化物沉淀法仅能去除废水中部分汞离子,且产生大量污泥,并释放部分氨气,给废水后续处置中带来不利影响。

在实验23中,先加入过量的硫化钠,然后再加入过量的硫酸亚铁,再加入适量的重金属捕捉剂及絮凝剂,硫酸亚铁加入量为硫化钠加入量的1.5倍。硫铵废水中硫化钠及硫酸亚铁的加入,加速了溶液中硫化物的沉淀,反应前期主要为溶度积稍大硫化亚铁的沉淀。由于硫酸亚铁的过量加入,溶液中形成更加稳定的硫酸亚铁铵,使得溶液中的氨配合物释放出汞离子,与硫化亚铁形成更稳定的硫化物沉淀,而重金属捕捉剂则能够吸附未能完全沉淀的汞离子。结果表明,过量的硫酸亚铁能够使硫铵废水中NH4+形成稳定的硫酸亚铁铵,降低了NH4+对汞离子的溶解,促使硫化物与汞离子形成稳定沉淀。同时,重金属捕捉剂能够有效吸附未能完全沉淀的汞离子,随着重金属捕捉剂使用量的增加,能够更好地吸附汞离子。

在实验4578中,先在硫铵废水中加入不同体积的水,或其他废水(加入液体的体积为硫铵废水体积的0.51),接着加入过量的硫化钠,然后加入过量的硫酸亚铁,再后加入适量的絮凝剂。硫酸亚铁加入量同样为硫化钠加入量的1.5倍。硫铵废水中不同体积的水或其他废水的加入,使得NH4+溶解量降低;而硫酸亚铁的过量加入,溶液中形成更加稳定的硫酸亚铁铵,使得溶液中的氨配合物释放出汞离子,并与溶度积稍大的硫化亚铁形成更稳定的硫化物沉淀。实验6则更加表明了NH4+的存在,严重影响汞离子的沉淀。

2.2 实验小结

在本实验中,硫铵废水由于盐浓度较高,在未调节其pH的情况下,硫酸亚铁的过量加入,能够吸收硫铵废水中的NH4+,减少或消除了NH4+对汞离子的溶解。在此情况下,才能使硫铵废水中的汞离子有效去除。

3、结语

在生产实践中,常采用硫化钠来沉淀废水中的汞离子;而在处置含汞离子的硫铵废水时,首先要考虑废水中NH4+对汞离子的影响,减低废水中NH4+浓度,然后利用硫化亚铁与汞的硫化物溶度积差来使汞离子沉淀。

在实验中,虽然采用重金属捕捉剂可以沉淀汞离子,但重金属捕捉剂添加量要大于1%,从经济性方面来说,处置成本较高,加重了企业的生产负担。在其他工艺相同时,采用稀释硫铵废水的办法,即降低废水中的NH4+浓度,既减少了对重金属捕捉剂的使用,也能够使废水中的汞离子降低到国家排放标准。(来源:云南屹鼎建设有限公司,昆明兰德设计有限公司)

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