不同方法处理钢铁冶金烧结烟气脱硫含铊废水的研究_贺利清.pdf

不同方法处理钢铁冶金烧结烟气脱硫含铊废水的研究贺利清（繁峙县生态环境保护综合行政执法队，山西忻州034300）摘要：为探究钢铁厂含铊废水的有效处理方式，分别应用共沉絮凝法、活性炭吸附法和离子交换法，对某钢铁厂的含铊废水进行了初步处理，并对处理效果进行分析。结果显示：共沉絮凝法在含铊废水处理工艺中取得了相对较优的效果，对铊离子具有较高的去除率，且成本较其他方法更低，具有更高的实际应用价值。关键词：钢铁冶金；烧结烟气；含铊废水；废水处理中图分类号：TF09文献标识码：A文章编号：1672-1152（2023）05-0058-020引言在钢铁产业的运行过程中，其污水排放问题较为突出。由于钢铁冶金、烧结等环节的自身特点，其排放污水中的重金属污染问题也长期存在，较为典型的则当属重金属元素铊。从以往的实践经验来看，在铁矿石高温烧结过程中，重金属铊会出现气化或升华现象，并随同高温烟气一起进入到烧结烟气脱硫系统当中。虽然烧结烟气脱硫系统中的碱性吸收液能够去除一定程度的铊离子，但由于化学反应平衡的局限，仍有大量铊离子残留在吸收液中，逐步形成毒性较高的含铊废水。这些废水外排，会引起较为突出的环境污染问题，因此，需要对其进行有效处理。1实验材料与设备本次实验的主要材料为工业含铊废水，该废水取自某钢铁企业的排放污水。在本次实验中，选用的主要实验药品包括碳酸钠、硫化钠、聚丙烯酰胺（PAM）、过氧化氢、氯化镁、无水氯化钙、氯化钠、氢氧化钠、浓盐酸、无水乙醇、活性炭（80120 目）和去离子水。其中，除去离子水为实验室自制外，其余药品均采购自国药集团化学试剂有限公司，药品纯度均为分析纯（AR）。本次实验使用的主要仪器设备如表 1 所示。2主要实验方法2.1实验流程为探究不同方法的含铊废水处理效果，本次分别采用三种处理方法同时进行的模式来开展实验。1）共沉絮凝法实验。取一定量含铊废水，加入一定量的 10硫化钠溶液和无水碳酸钠固体，在磁力搅拌器上充分搅拌反应 3 min，而后加入质量分数1的絮凝剂 PAM，再搅拌反应 2 min 后静置沉淀。在絮状体沉降过程中，将发生碳酸钙、碳酸镁和 Tl2S 的共沉淀反应。在充分反应后，进行固液分离，并测定液相下的金属离子浓度。2）活性炭吸附实验。取一定量含铊废水，并使用氢氧化钠和盐酸对废水 pH 值进行调整。调整完成后，称量一定的活性炭加入溶液中并进行振荡，振荡完成后静置 1 h，进行过滤，取上层清液进行金属离子浓度测试。3）离子交换法。取一定量含铊废水，并使用氢氧化钠和盐酸对废水 pH 值进行调整。调整完成后，将一定量的强酸性阳离子交换树脂加入溶液中，在 25 下进行振荡，振荡完成后静置 1 h，再对其进行过滤，取上层清液进行金属离子浓度的测定。在本环节的实验中，同时涉及到对强酸性阳离子交换树脂的预处理，在预处理环节中，依次使用去离子水、无水乙醇、盐酸溶液和氢氧化钠溶液对交换树脂进行清洗，用以除去其表面存在的杂质，最后使用去离子水清洗数次，即完成预处理1-2。2.2标准溶液配制为实现实验测试，本次同时配置标准溶液。在此环节中，首先量取铊标准溶液（1 000 g/mL）0.2 mL，并定容于 50 mL 容量瓶中，以制备质量浓度为 4 mg/L的含铊离子母液。在得到母液后，分别取母液体积为0.625 mL、3.125 mL、10 mL、12.5 mL 和 37.5 mL，均分别在 50 mL 容量瓶中进行定容，以分别获得质量浓度为0.05mg/L、0.25mg/L、0.8mg/L和 1、3mg/L的标准溶液。2.3数据处理本次实验主要分析废水中的铊去除率，该指标基于如下公式进行计算：收稿日期：2022-11-25作者简介：贺利清（1972），女，山西繁峙人，本科，毕业于中北大学环境工程专业，工程师，研究方向为环境污染防治。总第 208 期2023 年第 5 期山西冶金Shanxi MetallurgyTotal 208No.5，2023DOI:10.16525/14-1167/tf.2023.05.022表 1主要实验仪器设备设备名称设备型号设备生产厂商电热鼓风干燥箱101-2AB天津泰斯特分析天平ALC-210.4日本岛津pH 计PHS-3C上海精密科学仪器磁力搅拌器DF-101S郑州长城科工贸循环水真空泵SHB-IV郑州长城科工贸红外光谱仪ALPHA宁波德迅分光光度计AA-6300C日本岛津等离子质谱仪Agilent美国安捷伦阴极灯北京金属研究院试（实）验研究2023 年第 5 期表 2共沉絮凝法处理后的离子浓度对比分析mg/L去除率=c0-c1c0100%.式中：c0和 c1分别为废水中铊的初始质量浓度和处理后的质量浓度，g/mL。在配置标准溶液后，使用电感耦合等离子质谱仪对标准溶液进行检测，获得的元素标准曲线如图 1所示。从图 1 可以看出，该标准曲线近乎线性。应用最小二乘法进行计算，结果显示，该线性回归方程为y=0.011 2x+0.007 1，相关系数 R2为 0.999 9，拟合程度较优，可进一步开展后续的实验分析。3实验结果与讨论3.1含铊废水处理效果分析在本次含铊废水处理效果分析环节中，分别基于不同的实验进行分析。3.1.1对共沉絮凝法的处理效果进行分析将分析结果与原废水的离子浓度进行对比，其结果如表 2 所示。由表 2 中的数据可知，在应用共沉絮凝法后，废水中的离子浓度大为降低，特别是铊离子的浓度降低颇为显著。经计算，在本次实验条件下，铊离子的去除率高达 99.96，剩余的铊离子含量已经明显低于该钢铁厂属地的工业废水排放标准 5 mg/L。但在本次实验中，应用的碳酸钠和硫化钠用量还较高，对成本影响较为突出。针对这一局限，研究人员对两种药品的用量进行了调整，最终确定加入药剂的最优配比是：每处理 1 L 废水则投入 5 g 无水碳酸钠固体、3 mL 质量分数为 10的硫化钠溶液和 0.5 mL 质量分数为 1的 PAM，采取混合投料模式，可取得 99.80的去除率，与本次实验结果相差甚小，具有更高的实用价值。3.1.2对活性炭吸附处理效果进行分析在加入活性炭吸附处理后，废水中的离子浓度如表 3 所示。从表 3 中的数据不难看出，与上文中所述的共沉絮凝法相比，活性炭处理效果并不理想。虽然能够在一定程度上去除铊离子，但处理后的废水尚无法达到排放标准。结合相关理论初步分析可知，在实际工业废水中，含有的杂质离子种类较多，且浓度较高，导致部分阳离子会与铊离子竞争活性炭上的吸附位点，从而使得活性炭对铊离子的吸附受限。由此也不难看出，采用单一的活性炭吸附法，对实际的含铊废水处理能力较有局限3-5。3.1.3对离子交换法的处理效果进行分析在应用本次的强酸性阳离子交换树脂后，废水中的离子浓度如表 4 所示。从表 4 中的数据可知，离子交换树脂对于工业废水的处理效果相对较优，且对废水中的钙离子和镁离子也具有一定的去除效果，但还不能实现将铊离子浓度调整至标准值以下的目标，初步推断，主要原因是实际工业废水中的复杂组分中，可能存在影响去除效果的组分。因此，这种方法不宜单独采用，而是需要搭配预处理方式，以取得更优的效果。3.2经济性分析结合三种处理方式中药品与材料的最合适用量，查阅相关材料和设备的市场价格，按处理 1 m3工业废水进行成本计算，计算结果如表 5 所示。从表 5 数据可知，采用共沉絮凝法所需成本远小于活性炭吸附及离子交换树脂处理所需要的成本，且在处理效果上相对较优。因此，在后续的工作中，建议优先采用共沉絮凝法进行处理。4结语在本次研究中，基于钢铁厂含铊废水的处理目标，分别应用了共沉絮凝法、活性炭吸附图 1标准曲线图离子类型原废水离子质量浓度处理后的离子质量浓度Tl+1 8900.83Ca2+2 000181.44Mg2+1 000700.65表 3活性炭废水处理后的离子浓度离子类型离子质量浓度/（mg L-1）Tl+1.535Ca2+1 734Mg2+407表 4离子交换法处理后的离子浓度离子类型离子质量浓度/（mg L-1）Tl+0.188Ca2+1 349Mg2+764表 5三种处理方式下的成本分析处理模式综合成本/（元 m-3）共沉絮凝法6.83活性炭吸附法10.08离子交换法45.501.00.50.0去除率020406080（Tl）/（g L-1）（下转第 62 页）贺利清：不同方法处理钢铁冶金烧结烟气脱硫含铊废水的研究59山西冶金E-mail:第 46 卷The Effect of Welding Parameters on Welding Performance of Magnesium AlloyLiu Zhiquan（Wuwei Tianzhu Jinqiang Industrial Concentration Zone Management Committee,Wuwei Gansu 733299）Abstract:In order to further understand the influence of welding parameters on the welding performance of magnesium content alloys andimprove the application of magnesium alloys in industry.Using magnesium alloy as the base material and welding wire as the main object,areasonable welding equipment was selected through the construction of experimental plans to study the impact of dual arc welding processparameters on the weld seam.The focus was on the effects of main current,bypass current,and welding voltage on the weld seam morphologycharacteristics,tensile strength,and other parameters.Through experiments,the optimal welding parameters were obtained,providingtheoretical guidance for the future welding application of magnesium alloys.Key words:magnesium alloy;double arc welding;tensile strength;weld morphology characteristics;main current法和离子交换法对含铊废水进行处理，并对处理结果进行对比分析。结果显示：共沉絮凝法在含铊废水处理方面所取得的效果相对较优，且在成本上的优势也较为突出，适宜在后续的处理工艺中逐步推广应用。参考文献1王红吉，王昕，金忠.湿法炼锌工业含铊废水处理技术应用实践J.中国有色冶金，2022，51（3）：105-111.2段雄伟，周姣连，陈玉婷，等.铅冶炼含铊废水处理生产实践J.湖南有色金属，2022，38（1）：57-59；74.3伍思扬，卢然，王宁，等.我国钢铁行业废水铊污染现状及防治对策J.现代化工，2021，41（8）：12-15.4卢然，王夏晖，伍思扬，等.我国铅锌冶炼工业废水铊污染状况与处理技术J.环境工程技术学报，2021，11（4）：763-768.5张恒明.冶炼公司硫酸厂含铊废水深度处理中试研究J.硫酸工业，2021（3）：47-50.（编辑：郭萍茹）Study on Different Methods for Treating Thallium Containing Wastewater from Iron andS