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二氧化氯发生器残液处理方法研究

吴桂楠  
【摘要】:二氧化氯以高效、快速的消毒效果,可减少有机消毒副产物的优势在消毒领域得到广泛应用,但在复合法制备二氧化氯的过程中会产生含有高浓度有害污染物氯酸盐的残液,鉴于二氧化氯发生器残液尚无妥善的处理方法,残液中的氯酸根对环境构成了危害。氯酸根属于含氧阴离子,且具有较强的氧化性,理论上可以通过离子交换或氧化还原等途径进行处理。离子交换膜和离子交换树脂可有效分离富集含氧阴离子,铁粉可快速去除氧化性污染物。故本课题采用离子交换膜、离子交换树脂和还原铁粉对二氧化氯发生器残液中的高浓度氯酸盐进行处理,并对三种方法处理效果进行比较。选择最佳方法建立高效稳定的氯酸盐处理方法,最终实现残液的无害化处理目标。本文研究了离子交换膜分离富集氯酸盐的效能,系统考察了交换溶液种类与浓度、搅拌强度、温度、进水pH、共存离子以及进水流量对氯酸盐分离效果的影响,以确定最佳的离子交换膜反应器富集运行条件。结果表明最佳运行条件下,离子交换膜反应器可实现连续稳定运行,当交换溶液中氯化钠的初始浓度为270.0 g/L,反应温度为25±1℃,溶液初始pH分别为7.0,搅拌强度为200 r/min时,富集后氯酸盐浓度为进水浓度的7.5倍,离子交换膜不可重复使用。研究了离子交换树脂对氯酸盐的处理效能和影响因素,并在静态和动态实验下考察其处理效能。结果表明:树脂的吸附容量为1.25 g ClO3-/g,去除率大于95%,吸附过程符合准二级动力学模型。吸附动态实验结果表明:随着空床停留时间(EBCT)的降低,离子交换柱有效处理体积增大;随着进水氯酸根浓度的升高和离子交换柱高度的降低,穿透时间变短。富集浓度为23.51 g/L,离子交换树脂可重复使用。研究了铁粉在酸性条件下去除氯酸盐的效能与影响因素,结果表明:pH为2.0时,铁粉对氯酸根去除率为99%。摇床转速提高、温度升高、铁粉投加量增大和酸洗预处理均可提高氯酸还原速率和氯酸根的去除率,且铁粉可连续使用15次。对比三种氯酸根处理方法表明,还原铁粉效果最佳。结合残液实际处理特点,确定了铁粉对残液处理方式,初步建立还原铁粉处理残液系统工艺,处理后溶液含有高浓度铁离子,可用于絮凝剂,达到资源化利用。


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