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【技术前沿】创新离子交换树脂技术,高效处理含铊废水,引领绿色冶炼新潮流

2025-01-15588

  铊(Tl)是一种银白色的金属,由于具有良好的延展性和导电性,被广泛用于电子、军工、航天、化工、冶金等众多领域。铊在自然环境中含量很低,常在铅、铁、锌、铜等金属硫化矿中伴生,还以有机物结合形式存在于煤田和石油中。

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  虽然铊的应用范围比较广泛,但同时也是一种剧毒的重金属,与砷、汞等重金属相比,铊污染较小,但毒性更强、毒性更大,且富集程度相对较高,在生态链中,通过富集作用铊累积到人体中,给人体健康造成不可逆的危害。铊一旦通过雨水淋浸等环境作用,会转移到水体中,其迁移速率加快,随着铊的使用量日益增加,以及矿山开采、金属冶炼、工业生产、地热开发利用等原因,大量的铊及铊的化合物进入到环境中,不仅造成严重的生态环境污染和铊资源的巨大浪费。

  含铊废水主要来源于多个工业领域,其行业分布广泛且具有一定的特性。以下是对含铊废水来源及行业的详细分析:

  冶炼行业

  在铅锌、铁、铜等金属的冶炼过程中,铊常作为伴生元素存在于矿石中,特别是在含硫的铅锌矿石中铊含量较高。在高温烧结、熔炼和烟气净化过程中,铊化合物(如Tl2S3、Tl2S、TlCl等)会挥发并在烟气酸洗过程中进入烟气净化废水(污酸)中。因此,冶炼行业是产生含铊废水的主要行业之一。

  硫酸、磷肥工业

  在硫酸、磷肥生产过程中,如果原料中含有铊,那么这些有害物质就可能进入废水中。这些工业废水在处理过程中需要特别注意铊的去除。

  锂电池生产及相关产业

  在生产锂电池原材料、设备制造、电池回收和处理过程中,使用的一些化学品和原材料可能含有铊。若处理不当,这些有害物质可能会进入废水中,导致废水中铊的浓度超标。

  其他相关行业

  除了上述行业外,还有一些其他行业也可能产生含铊废水。例如,含铊材料和药剂(如铊汞齐、醋酸铊、氧化铊等)的制造,以及含铊矿石的采选和加工过程中,都可能产生含铊废水。此外,一些化工、印染、钢铁、电子、电镀等行业在生产过程中也可能产生含铊废水,尽管这些行业产生的含铊废水数量相对较少。

  不同的含铊废水处理技术处理效果存在显著差异,例如,化学沉淀法虽然工艺简单,但处理深度可能不够,无法满足含铊废水的排放要求;而离子交换法和吸附法则具有较高的处理效率。因此,在选择处理技术时,需要根据废水的具体成分、浓度以及处理要求等因素进行综合考虑。对于高浓度的含铊废水,可能需要采用化学沉淀法或电絮凝法进行预处理;对于低浓度的含铊废水,则可能更适合采用离子交换法或吸附法进行深度处理。此外,还需要考虑废水的pH值、温度、离子强度等因素对处理技术的影响。

  同时,含铊废水处理技术不仅需要高效去除废水中的铊离子,还需要满足环保要求,在处理过程中需要避免产生二次污染,确保处理后的废水符合排放标准;并且还需要考虑处理过程中产生的废渣、废气等污染物的处理和处置问题。因此,在选择处理技术时,需要注重技术的环保性和可持续性。

  含铊废水处理技术具有多种特征,这些特征主要体现在处理方法的多样性、处理效果的差异性、技术应用的针对性以及处理过程中的环保要求等方面。以下是对含铊废水处理技术特征的详细分析:

  化学沉淀法:

  通过加入特定的化学药剂(如硫化钠、氧化铁、碳酸钙等),使废水中的铊离子与药剂产生沉淀反应,转化为难溶于水的沉淀物质,从而达到除铊的目的。这种方法工艺简单,但存在药剂需要大量过量投加、危废产生量大、易于造成二次污染等弊端。

  吸附法:

  利用多孔性固体材料(如活性炭、金属氧化物、矿渣等)通过物理或化学吸附原理去除水中的铊离子。活性炭吸附法常用于废水中的有机污染物去除,但也适用于废水中的铊离子去除。活性炭具有高比表面积、洁净的微孔结构、极强的吸附能力等特点。

  氧化法:

  采用高锰酸钾、过氧化氢、次氯酸钙等为氧化剂,将废水中的铊由正一价变为正三价,形成沉淀从而去除废水中的铊。这种方法一般用于预处理,配合其他工艺一起使用。

  电絮凝法:

  指在电流的作用下,阳极电极电解出金属离子,金属离子生成絮状沉淀,与水中的铊发生吸附、絮凝、沉淀等作用,从而使铊得到去除。

  离子交换法:

  将废水通过离子交换树脂柱,使废水中的铊离子与树脂的离子发生置换反应,达到除铊的目的。这种方法具有除铊效率高、反应速度快、重复使用性好等特点。

  离子交换法具有广泛的应用,特别是在水处理和工业废水处理中。在含铊废水的处理上,具有处理效率高、操作简单、机械强度高、容量大、不易产生二次污染等优点。

  铊的去除主要是通过在盐水条件下过氧化氢 (H2O2) 氧化铊 (Tl(I)) 生成铊离子 (Tl(III)) 时形成的铊-氯络合物(TlCl4-) 的交换来驱动的。新葡的京集团350vip8888,新葡的京集团350vip首页进入致力于环保技术革新,基于一般的离子交换树脂存在选择性不高的问题,在废水除铊工艺上创新使用选择性高,吸附容量大的离子交换树脂,可以达到很好的除铊效果。

  以某铅冶炼厂为例,具体水质成分如下,实际会削减水量,但铊浓度与酸度会增加,总金属污染物变化不大。其污酸处理含铊废水采用的是传统氧化沉淀和压滤。

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污酸处理工艺流程图

  首先加入高锰酸钾氧化,将 Tl+ 氧化成 Tl3+,并将废水中的部分亚硫酸根离子氧化为硫酸根离子 :经氧化处理后,将废水 pH 值调节至 7 左右,使部分 Tl3+发生水解沉淀。再向废水中加入硫化钠,使部分 Tl+ 以 Tl2S 沉淀形式脱除,最后废水调节 pH值至 9 左右,同时使部分 Tl3+进一步水解沉淀,达到脱除铊的目的。经絮凝沉降过滤后,部分 Tl+、Tl3+最终以沉淀的形式进入压滤渣而脱除。

  由于三价 Tl 氢氧化物的溶度积比一价 Tl 低得多,当废水中的低价铊被氧化成高价铊时,很容易生成化学沉淀。经氧化后的高价铊通过投加氢氧根、硫化物等能与铊反应转化为沉淀物进入固相,从而降低废水中铊浓度。

  此方法虽然能有效去除水中,但是由于受铊沉淀物溶度积的限制,废水中的铊达到一定浓度后,再投人药剂量,则去除效果不明显,且使投入成本大大增加,因此化学沉淀法需与其它适合深度处理的方法配合使用,药剂使用量大,产生的含铊污泥较多,处理成本偏高。

  针对该铅冶炼厂现有工艺存在的问题,新葡的京集团350vip8888,新葡的京集团350vip首页进入积极寻求解决方案,通过深入研究和技术创新,对其进行改进和优化,结合离子交换树脂技术,实现了高浓度铊的回收和树脂的再生与重复利用,从而达到污泥减量的目的。

  该工艺保留了传统的氧化法处理工艺。通过加入高锰酸钾,将废水中的Tl+氧化成Tl3+,并将部分亚硫酸根离子氧化为硫酸根离子。这一步骤改变了铊在水中的存在价态,为后续处理奠定了基础。接着,工艺中引入了RCX-5143离子交换树脂。经过简单氧化后,未被完全水解沉淀的TI3+与废水中的Cl形成配合阴离子,在离子交换柱中发生离子交换而脱除。最后,通过还原剂Na2SO3将树脂洗脱,使树脂恢复交换容量。这一过程主要是通过将铊(Ⅲ)还原成铊(Ⅰ),由于树脂对铊(Ⅰ)不吸附,从而洗脱下来,实现高浓度铊的回收。

  相较于传统工艺,新葡的京集团350vip8888,新葡的京集团350vip首页进入铅冶炼厂的污酸处理含铊污泥减量化改进工艺具有诸多优势。首先,该工艺提高了铊的脱除效率,降低了试剂消耗。其次,操作简便、投资少、成本可控。此外,处理水一次性合格率高,避免了处理水不达标返回处理造成的污泥压滤成本增加。最重要的是,树脂可以通过Na2SO3的还原再生重复利用,延长了设备使用寿命。

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  新葡的京集团350vip8888,新葡的京集团350vip首页进入铅冶炼厂污酸含铊废水处理改进工艺的成功应用,不仅为解决含铊酸性废水的处理难题提供了一种有效的解决方案,而且显著降低了环境污染风险,保障了人民健康安全,并为企业带来了可观的经济效益。这一成果体现了新葡的京集团350vip8888,新葡的京集团350vip首页进入在环保技术领域的专业实力和创新能力。

  未来,新葡的京集团350vip8888,新葡的京集团350vip首页进入将继续致力于环保技术革新,进一步加大研发投入,不断探索和开拓新的技术路径,优化现有工艺,积极推广使用更高效、更环保的水处理技术,通过持续的技术创新和管理优化,推动工业生产向更加绿色、可持续的方向发展。


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