Čiščenje odpadne vode, ki vsebuje kisline

Kisla odpadna voda je odpadna voda s pH vrednostjo manj kot 6. Glede na različne vrste in koncentracije kislin lahko kislo odpadno vodo razdelimo na anorgansko kislo odpadno vodo in organsko kislo odpadno vodo. Močno kisla odpadna voda in šibko kisla odpadna voda; monokislinska odpadna voda in polikislina odpadna voda; nizko koncentrirana kisla odpadna voda in visoko koncentrirana kisla odpadna voda. Običajno kisla odpadna voda poleg nekaj kislin pogosto vsebuje tudi ione težkih kovin in njihove soli ter druge škodljive snovi. Kisla odpadna voda prihaja iz številnih virov, vključno z drenažo rudnikov, hidrometalurgijo, valjanjem jekla, površinsko kislinsko obdelavo jekla in barvnih kovin, kemično industrijo, proizvodnjo kislin, barvil, elektrolizo, galvanizacijo, umetnimi vlakni in drugimi industrijskimi sektorji. Najpogostejša kisla odpadna voda je žveplova kislina, sledijo ji klorovodikova kislina in dušikova kislina. Kitajska vsako leto izpusti skoraj milijon kubičnih metrov industrijske odpadne kisline. Če se ta odpadna voda izpusti neposredno brez čiščenja, bo to povzročilo korozijo cevovodov, škodovalo pridelkom, ribam, ladjam in uničilo zdravje okolja. Industrijsko kislo odpadno vodo je treba pred izpustom prečistiti, da ustreza nacionalnim standardom za izpuste, kislo odpadno vodo pa je mogoče reciklirati in ponovno uporabiti. Pri obdelavi odpadne kisline lahko izbiramo med metodami, kot so obdelava s soljo, metoda koncentracije, metoda kemične nevtralizacije, metoda ekstrakcije, metoda ionske izmenjevalne smole, metoda membranskega ločevanja itd.

1. recikliranje soli

Tako imenovano izsoljevanje pomeni uporabo velike količine nasičene slane vode za izločanje skoraj vseh organskih nečistoč v odpadni kislini. Vendar pa ta metoda proizvaja klorovodikovo kislino in vpliva na predelavo in izkoriščanje žveplove kisline v odpadni kislini, zato je bila preučena metoda izsoljevanja organskih nečistoč v odpadni kislini z nasičeno raztopino natrijevega bisulfata.
Odpadna kislina vsebuje žveplovo kislino in različne organske nečistoče, ki so predvsem majhna količina 6-kloro-3-nitrotoluen-4-sulfonske kisline in različnih izomerov, razen 6-kloro-3-nitrotoluen-4-sulfonske kisline, ki nastane iz toluena med procesom sulfoniranja, kloriranja in nitrifikacije. Metoda izsoljevanja je uporaba velike količine nasičene slane vode za oboritev skoraj vseh organskih nečistoč v odpadni kislini. Metoda recikliranja z izsoljevanjem ne le odstrani različne organske nečistoče v odpadni kislini, temveč tudi pridobi žveplovo kislino za ponovno uporabo v proizvodnem ciklu, kar prihrani stroške in energijo.

2. Metoda praženja

Metoda praženja se uporablja za hlapno kislino, kot je klorovodikova kislina, ki se s praženjem loči od raztopine, da se doseže učinek predelave.

3. Metoda kemične nevtralizacije

Bazična kislinsko-bazična reakcija H+(aq)+OH-(aq)=H2O je prav tako pomembna osnova za čiščenje odpadne vode, ki vsebuje kisline. Pogoste metode za čiščenje odpadne vode, ki vsebuje kisline, vključujejo nevtralizacijo in recikliranje, medsebojno nevtralizacijo kislinsko-bazične odpadne vode, nevtralizacijo zdravil, filtracijsko nevtralizacijo itd. V zgodnjih dneh nekaterih železarskih in jeklarskih podjetij na Kitajskem je večina uporabljala metodo kislinsko-bazične nevtralizacije za čiščenje odpadne tekočine, ki jo je povzročilo luženje s klorovodikovo in žveplovo kislino, tako da je pH vrednost dosegla standard izpusta. Natrijev karbonat (soda), natrijev hidroksid, apnenec ali apno kot surovine za kislinsko-bazično nevtralizacijo so na splošno poceni in enostavne za izdelavo apna.

4. Metoda ekstrakcije

Tekočinsko-tekočinska ekstrakcija, znana tudi kot ekstrakcija s topilom, je enota, ki za dosego ločitve uporablja razliko v topnosti komponent v tekoči surovini v ustreznem topilu. Pri čiščenju odpadne vode, ki vsebuje kisline, je potrebno, da se odpadna voda, ki vsebuje kisline, in organsko topilo popolnoma stikata, tako da se nečistoče v odpadni kislini prenesejo v topilo. Zahteve za ekstraktant so: (1) odpadna kislina mora biti inertna, kemično ne reagira z odpadno kislino in se ne raztopi v odpadni kislini; (2) nečistoče v odpadni kislini imajo visok porazdelitveni koeficient med ekstraktantom in žveplovo kislino; (3) cena je nizka in enostavna za pridobivanje; (4) enostavno ločevanje od nečistoč, majhne izgube pri odstranjevanju. Med običajne ekstraktante spadajo benzen (toluen, nitrobenzen, klorobenzen), fenoli (surovi kreozot, difenol), halogenirani ogljikovodiki (trikloroetan, dikloroetan), izopropil eter in N-503.

5. metoda z ionsko izmenjevalno smolo

Osnovno načelo obdelave tekočih organskih kislin z ionsko izmenjevalno smolo je, da nekatere ionske izmenjevalne smole lahko absorbirajo organske kisline iz raztopine odpadne kisline in izločijo anorganske kisline in kovinske soli, da dosežejo ločitev različnih kislin in soli.

6. metoda membranskega ločevanja

Za kisle odpadne tekočine se lahko uporabijo tudi membranske metode obdelave, kot sta dializa in elektrodializa. Membransko pridobivanje odpadnih kislin v glavnem uporablja načelo dialize, ki ga poganja razlika v koncentracijah. Celotna naprava je sestavljena iz difuzijske dializne membrane, plošče za doziranje tekočine, ojačitvene plošče, okvirja plošče za pretok tekočine itd., ločevalni učinek pa se doseže z ločevanjem snovi v odpadni tekočini.

7. metoda kristalizacije s hlajenjem

Metoda hladilne kristalizacije je metoda za znižanje temperature raztopine in obarjanje topljenca. Uporablja se v procesu čiščenja odpadne kisline, kjer se nečistoče v odpadni kislini ohladijo, da se pridobi kislinska raztopina, ki izpolnjuje zahteve in jo je mogoče ponovno uporabiti. Na primer, odpadna žveplova kislina, ki se izloči iz procesa pranja acilov v valjarni, vsebuje veliko količino železovega sulfata, ki se obdela s postopkom koncentriranja-kristalizacije in filtracije. Po odstranitvi železovega sulfata s filtracijo se kislina lahko vrne v postopek luženja jekla za nadaljnjo uporabo.

Hladilna kristalizacija ima številne industrijske aplikacije, ki so tukaj ponazorjene s postopkom dekapiranja pri obdelavi kovin. V procesu jeklarstva in mehanske obdelave se raztopina žveplove kisline pogosto uporablja za odstranjevanje rje na kovinski površini. Zato lahko recikliranje odpadne kisline močno zmanjša stroške in zaščiti okolje. Hladilna kristalizacija se v industriji uporablja za dosego tega cilja.

8. Oksidacijska metoda

Ta metoda se uporablja že dolgo časa, načelo pa je, da se organske nečistoče v odpadni žveplovi kislini razgradijo z oksidacijskimi sredstvi pod ustreznimi pogoji, tako da se lahko pretvori v ogljikov dioksid, vodo, dušikove okside itd. in loči od žveplove kisline, tako da se odpadna žveplova kislina lahko prečisti in predela. Pogosto uporabljeni oksidanti so vodikov peroksid, dušikova kislina, perklorova kislina, hipoklorova kislina, nitrat, ozon itd. Vsak oksidant ima svoje prednosti in omejitve.