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脱硫废水回用技术

为了降低脱硫废液中的盐浓度,国内外学者提出分步结晶法、氧化法、萃取法、真空膜蒸馏、离子交换树脂等方法,然而这些方法或工艺复杂、或消耗大量化学试剂,运行成本偏高。湿法氧化脱硫通常以氨水或碳酸钠溶液吸收待处理气体中硫化氢,然后在催化剂作用下将硫化氢氧化为单质硫加以回收。湿法氧化脱硫具有脱硫效果好、常温常压下可操作、脱硫液可循环使用等优点,是国内化肥厂、焦化厂常采用的煤气、合成气和焦炉气脱硫技术。
化学沉淀法,即在脱硫废液中添加合适沉淀剂使得其中高溶解度的盐转化为沉淀去除,是简易有效的方法。如果进一步能够在提盐过程中获得物相纯净且价值高的化合物,将能够在一定程度上减少处理成本,提高经济效益。
然而,硫化氢在催化氧化为单质硫的过程中会产生其他含硫副产物,如硫代硫酸盐、硫氰酸盐和硫酸盐等,并且随着脱硫液的循环使用而富集,导致脱硫效果大大降低,而其中盐浓度也远远超过了排放标准,因此脱硫废液已成为工厂生产和环境保护的双重难题。
无论水样中Na2S2O3与NaSCN的比例如何,处理后水体中S2O32-的浓度都检测不到。分析原因有两点:一是脱硫废液中的Na2S2O3起还原剂作用,在形成沉淀的过程中消耗一部分;二是由于形成CuSCN的反应消耗大量OH-,即反应后水体显著酸化(从表1处理后水体水质指标测试结果也可以看出),在酸性介质中Na2S2O3极易被空气中的氧气氧化为Na2SO4。所得沉淀的XRD图谱与CuSCN图谱吻合,且无杂峰出现,表明得到了物相纯净的CuSCN。在硫酸铜添加量为14.83g实验中,对于分离沉淀后的水体采用低温结晶法,析出Na2SO4晶体20.96g,处理后水体中含有Na2CO3为0,NaHCO3为1.6396g/L,表明仅有部分碳酸盐损失,有可能在补加一定量的碳酸钠后作为脱硫液使用。
在含有SCN-、S2O32-的脱硫废液中加入适量硫酸铜固体,可形成单一物相的CuSCN沉淀,处理后SCN-浓度显著降低,而S2O32-由于反应消耗和体系酸化而全部转化为硫酸盐,使得水体中Na2SO4浓度接近或达到饱和值。因此,在采用低温结晶的方法或其他工业上可实现的方法除去大部分硫酸钠,最终水体盐浓度大大降低,可在补加碳酸钠固体后作为脱硫液使用或直接作为脱硫液补水。
综上所述,在含有Na2S2O3和NaSCN的模拟水样中加入硫酸铜,在Cu2+的加入量不超过水样中所含SCN-物质的量的0.5倍时,可保证所得沉淀为物相纯净的CuSCN,而处理后水体中Cu2+浓度不可检出,Na2SO4浓度超过或接近饱和值,可采用低温结晶方法析出,使得水体中盐浓度降低,而水体有可能循环应用于脱硫液补水。
而处理后水体中剩余Cu2+离子浓度可以忽略不计,因而可以在采用低温结晶法除去部分Na2SO4后,可作为脱硫液补水回用。CuSCN可用于油漆材料,也可以作船底防污涂料、果树防护等,是高附加值产品,而β-CuSCN在光电化学太阳电池中的应用长期以来受到人们的普遍关注。
笔者针对采用Na2CO3-NaHCO3缓冲溶液为吸收液的湿法氧化脱硫技术所形成的脱硫废液,提出一种经济有效的处理方案:通过向脱硫废液中加入硫酸铜,使溶液中的SCN-以CuSCN形式沉淀析出,通过控制硫酸铜加入量,可以获得物相纯净的CuSCN,同时水体中S2O32-转化为SO42-。

来自【格林大讲堂】

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