硫酸法钛白粉酸性废水处理膜分离集成技术.docx

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硫酸法钛白粉酸性废水处理膜分离集成技术
在硫酸法生产钛白粉的过程中，每生产1t钛白粉将产生60～100t、质量分数为2％～6％的酸性废水，废水主要来自水洗工段和尾气洗涤工段，酸性废水中除了含有主要成分H2SO4外，还含有肯定量的硫酸亚铁、偏钛酸和其他重金属离子的硫酸盐。这些废水不仅产量大，而且酸浓度低，且含有的铁及其他盐类，这些使得其直接回用的价值不大，但因含肯定浓度的重金属和低浓度酸，又不能直接排放。现阶段这些废水大都采纳石灰中和沉淀法处理。但中和沉淀后不仅消耗了大量的石灰，增加了处理成本，而且产生了大量含有重金属离子的石灰渣，无法使用进而造成二次危废污染。因此，大量的低浓度酸性废水的处理成为制约硫酸法生产钛白粉的一个瓶颈。膜分别作为一种新型的分别手段，在钛白粉酸性废水的处理中早有讨论，然而已知工艺却因各种缺陷无法投入工业应用之中，为了彻底打通膜集成分别技术用于处理钛白粉酸性废水的工艺路线，使该技术早日工业化于钛白行业的环保产业，笔者在前人讨论成果的基础上，对膜分别集成技术用于硫酸法钛白行业酸性废水处理做了较为具体的讨论，得到了较好的结果。1、试验部分1.1试验原料硫酸法钛白粉酸性废水：来自某钛白粉厂的洗涤废水。其成分如表1所示。1．2试验方法将酸性废水先用陶瓷膜过滤，分别回收其中的偏钛酸粒子。考察过程中膜通量衰减程度、浓缩倍数、膜对偏钛酸的截留状况以及膜清洗恢复状况。得到的滤液再用纳滤膜除盐，以截留其中的亚铁等二价离子。考察过程中的膜通量衰减状况、浓缩倍数、膜对亚铁离子的截留状况以及膜清洗恢复状况。试验过程中，浓缩倍数根据体积浓缩倍数计算，陶瓷膜的清洗采纳自配清洗剂清洗。纳滤膜清洗采纳一般酸碱清洗。1．3试验设备单组件陶瓷膜设备，膜面积为0．5m2；陶瓷膜：外径为30mm，长度为1016mm，0．1MPa下纯水通量为842L／(m2．h)；单组件2540有机膜设备，膜面积为2．6m2。纳滤膜为某公司有机耐酸膜，膜面积为1．7m2，2．5MPa通量下为76L／h，2000mg／L硫酸镁截留率为95％。图1所示流程为一个半开放式膜分别工艺流程。在泵供应动力的状况下，料液连续循环，滤液连续出料。随着滤液的连续排出，被截留物不断浓缩，对陶瓷膜设备来说，待杂质固含量达到肯定浓度时可排出设备系统；对纳滤膜设备来说，铁等杂质离子可进行最高倍数的浓缩，直到系统压力超过设备的极限。1．4检测方法离子含量检测方法采纳OPTIMA8000DV型电感耦合等离子放射光谱仪(ICP—OES)测定，酸度采纳滴定法检测。2、结果与争论2．1陶瓷膜对稀酸废水中的偏钛酸的回收对陶瓷膜一共做了4组试验，并通过长时间(10h以上)多批次的稳定运行，考察了陶瓷膜的运行效果。过程中伴以30min／次的反冲工艺，以稳定通量。结果见图2和图3。由图2、3可知：1)采纳陶瓷膜可以有效对二氧化钛进行分别回收，并且运行稳定，四批运行时的通量衰减曲线几乎全都，并且运行10h以上通量始终维持在500L(m2h)水平以上；2)在四批膜运行过程中，压力均在0．24～0．08MPa内波动，除了进口压力波动大一点外，中间压力和出口压力波动幅度较小。说明在所选的膜面流速下过滤时，无明显堵膜现象，且通量依旧保持良好，估计仍可运行较长时间；3)运行完一个批次后，膜管经过简洁的清水冲洗后(无明显浑浊)，通量基本可以恢复，无需化学清洗，因此试验周期长；4)渗透液中偏钛酸含量太低，检测不出，亚铁离子质量浓度约为797．4mg／L；原液中的偏钛酸的质量浓度为650mg／L，浓缩200倍后，浓液中偏钛酸质量浓度达到130g／L。2．2陶瓷膜的清洗再生含偏钛酸的稀酸废水属于吸附性比较强的颗粒废水体系，在膜过程中简单引起膜面吸附，操作过程中若工艺掌握不当，简单造成膜面吸附污染的猛烈增加从而导致膜通道堵塞。其颗粒度又比较细，选择的膜孔径偏大，则会造成孔径堵塞，进而造成膜污染加剧，通量衰减严峻。更为严峻的是，偏钛酸属于二氧化钛转型前的硫酸氧钛的水解产物，原来化学稳定性就很好，假如长时间积聚在膜面上而不清洗，很有可能转变成化学稳定性更强的二氧化钛。二氧化钛很难从膜上清洗下来，因此必需在膜污染早期准时将其清洗掉，以防膜污染加重而不行恢复再生。基于以上的考虑，本讨论在前面膜工艺讨论的基础上，采纳合适的清洗剂和清洗方法，胜利地将膜污染清洗，100％地恢复再生，结果如表2所示。2．3纳滤膜的除盐如表1所示，回收了偏钛酸之后，钛白粉稀酸废水中剩下了稀酸和盐，其中盐大部分为亚铁盐。亚铁盐是偏钛酸洗涤过程中产生的，既是钛白粉生产过程中必需要去除的，也是本工艺中稀酸废水回用要掌握的一个重要指标。试验采纳纳滤膜除盐。共计运行5．16h，浓缩倍数达20倍，试验压力掌握为2～3．1