什么是废酸废碱?
废酸废碱的处理一直是我国固体废物污染控制的核心问题。随着工业的发展,废酸废碱的排放量也随之增加,废酸废碱的处理受到研究者的关注。那么,废酸废碱是什么?废酸废碱该如何处理?下面百百安全网就给大家讲讲相关的固体废物安全知识。
废酸废碱简介
什么是废酸?
废酸是浓度降低到不能再进行磺化反应的硫酸。当使用浓硫酸作为磺化剂时,每引入一个磺酸基就会生成1mol的水。随着磺化反应的进行,硫酸的浓度逐渐降低。对于一个具体的磺化工艺,当硫酸浓度降低到一定水平时,磺化反应的速率几乎停止。
1919年,盖约用“π值”来表示这种“废酸”的浓度,π值就是废酸中所含的H2SO4质量换算成SO3质量的质量百分比。
废碱是什么?
废碱液是指主要来自石油产品的碱洗精制。例如,石油化工生产原料中含有的硫化物会分解产生硫化氢等酸性化合物。为了除去这些有害物质,经常用碱来洗涤。碱洗后一般会生成Na2S、酚钠盐等,还有一些未反应的碱一起变成废碱液,一些碳氢化合物也溶解在其中。由于洗涤的产品不同,废碱液的性质和成分也不同。
废酸碱来源
酸性废水主要来自制酸厂、化工厂、化纤厂、染料厂、金属酸洗车间及电镀车间等,它们有的含有无机酸,有的含有有机酸,或二者兼有,酸浓度变化很大,从不足1%到10%以上不等。
碱性废水主要来自碱厂、纸浆造纸厂、印染厂、皮革厂、炼油厂等,其中有的含无机碱,有的含有机碱,碱浓度高于5%,低于1%。酸碱废水中除含酸和碱外,还可能含有酸盐、碱式盐等无机、有机物质。
废酸碱的危害
酸在化工、钢铁等行业中应用十分广泛,在很多生产过程中,酸的利用率很低,大量的酸随酸性废水排出。这些废水如果不经处理就排入环境,不仅会使水体或土壤酸化,对生态环境造成危害,还会浪费大量的资源。废碱水腐蚀性强,废碱液碱性强,如果不进行妥善的预处理,高浓度的废碱液进入污水生化处理系统,会抑制微生物的生长繁殖,严重时会造成微生物大量死亡,从而影响污水处理厂的正常运行和污水排放总量的达标。
废酸碱回收利用
废酸处理方法
废酸的酸浓度较高,处理后可以循环使用。处理主要是除去废酸中的杂质,提高酸浓度。处理方法有浓缩、氧化、萃取、结晶等。
浓缩法:废稀酸在加热浓缩过程中,其中的有机物发生氧化、聚合等反应。
待其变成深色胶体或悬浮液后过滤出来,从而达到除去杂质和浓缩稀酸的双重目的。该类方法应用较广,技术也比较成熟。在广泛应用的高温浓缩法的基础上,目前已发展出更为先进的低温浓缩法。
1.高温浓缩法
废酸经沉淀、过滤后,直接加热蒸馏,回收浓度较高的酸液。
2.低温浓缩法
高温浓缩法的缺点是酸的强腐蚀性和酸雾对设备和操作人员危害很大,实际操作起来很麻烦。因此,近年来又发展了一种改进的浓缩法,称为气液分离式不挥发溶液浓缩法(简称WCG法)〔3〕。WCG法的原理和过程是:将废稀酸由储罐用耐酸泵泵入循环浓缩塔浓缩,再经热交换器加热进入制雾器、扩散器强制雾化、进一步强制汽化。分离后的气体经高位除雾后进入气体净化器,净化后排放。分离后的酸液再次返回循环浓缩塔,经反复循环、浓缩、蒸馏后达到浓度要求,泵入酸液储罐。 该法与高温浓缩法相比,蒸发温度低(50~60℃),蒸汽消耗少,成本低。
3.氧化法
此方法已沿用很久,其原理是利用氧化剂在适当条件下将废硫酸中的有机杂质氧化分解,转化为二氧化碳、水、氮氧化物等,与硫酸分离,从而达到废硫酸净化回收的目的。常用的氧化剂有双氧水、硝酸、高氯酸、次氯酸、硝酸盐、臭氧等。
4. 提取方法
萃取法是利用有机溶剂与废酸充分接触,使废酸中的杂质转移到溶剂中。对萃取剂的要求是:
(1)对酸呈惰性,不与酸发生化学反应,不溶于酸;(2)废酸中的杂质在萃取剂和酸之间有较高的分配系数;
(3)廉价且容易获得;
(4)容易与杂质分离,汽提时损失小。
常见的萃取剂有苯类(甲苯、硝基苯、氯苯)、酚类(杂酚油、粗二酚)、卤代烃(三氯乙烷、二氯乙烷)、异丙醚、N-503等。
萃取法相对于其它方法而言,技术要求较高,萃取剂不易同时满足以上四个要求,且操作成本也较高。
5. 结晶方法
当废酸中含有大量有机或无机杂质时,根据其特性,可以考虑采用结晶沉淀的方法来除去杂质。
废碱的处理方法
1.酸碱中和法
废碱液pH值较高,不能直接排放,需加入废酸调节pH至中性,将中和反应释放出的H2S、CO2气体剥离出来,单独处理,是处理废碱液排放的有效方法。
我国80年代建成的一批乙烯装置普遍采用此种方法处理废碱液,如金山石化总厂乙烯装置、扬子石化公司乙烯装置均采用硫酸酸化—汽提焚烧路线处理废碱液。
该方法首先将废碱液除去黄油,然后用98%浓硫酸将乙烯废碱液酸化至pH=2~4左右,在中和池内反应,将硫化钠溶液转化为硫酸钠溶液,送至污水厂进行生化后处理后排放。中和时产生的H2S、CO2气体经气化后送至火炬燃烧。
2.氧化法
该方法主要通过各种氧化剂的氧化作用,将废碱液中的硫化物转化为无害的硫酸盐、硫代硫酸盐、亚硫酸盐等。
缺点是:
1、一次性投资及运行费用较高;
2、处理效果不理想,处理后的污水COD仍高达5g/L,仍不能满足污水处理厂进水水质要求,需要进行稀释,增加了污水处理厂的负荷;
3、管路易被堵塞;
4、操作压力较高,产生有毒气体(硫化氢),存在安全隐患。
3.废碱液综合利用
乙烯碱洗废水的综合利用应包括以下几个工艺过程:
(1)去除油性物质(包括悬浮物);
(2)硫化物(包括Na2S和有机硫)和CO32-的利用;
(3)过剩碱的利用。
乙烯废碱液中的NaOH和Na2S均为碱法制浆蒸煮液中的有效成分,理论上只要除去废碱液中的油性物质,就可用于制浆造纸;NaOH和Na2S含量较高的废碱液,若能除去CO32-,则可用于制浆造纸,含量低的废碱液可直接作为造纸蒸煮液使用。
废碱液能否用于制浆造纸,关键在于能否将其中的油分去除得比较彻底。但按照目前处理废碱液的工艺很难达到这一要求,如果油分去除不彻底,生产出来的纸张就会有无法去除的油污。另外,这种利用方法的实施还依赖于附近是否有可以接受这种碱液的造纸厂。
4.生物处理法
生物处理是通过微生物的新陈代谢,使废水中的有机物及其他污染物被微生物降解并转化为无害物质的过程,是目前最常用的废水处理技术,经济实惠。
可见废酸、废碱危害性很大,回收难度大,在充分利用现有构筑物的基础上,采用生化技术处理废酸、废碱液,降低成本,达到排放标准,是最适合我国当前国情的技术。