Obrada otpadnih voda koje sadrže kiseline

Kisele otpadne vode su otpadne vode s pH vrijednošću manjom od 6. Prema različitim vrstama i koncentracijama kiselina, kisele otpadne vode mogu se podijeliti na anorganske kisele otpadne vode i organske kisele otpadne vode. Jako kisele otpadne vode i slabo kisele otpadne vode; monokisele otpadne vode i polikisele otpadne vode; kisele otpadne vode niske koncentracije i kisele otpadne vode visoke koncentracije. Obično kisele otpadne vode, osim što sadrže nešto kiseline, često sadrže i ione teških metala i njihove soli te druge štetne tvari. Kisele otpadne vode dolaze iz širokog raspona izvora, uključujući odvodnju rudnika, hidrometalurgiju, valjanje čelika, površinsku obradu čelika i obojenih metala kiselinom, kemijsku industriju, proizvodnju kiselina, boje, elektrolizu, galvanizaciju, umjetna vlakna i druge industrijske sektore. Uobičajene kisele otpadne vode su otpadne vode sumporne kiseline, a slijede ih otpadne vode klorovodične i dušične kiseline. Kina svake godine ispušta gotovo milijun kubičnih metara industrijske otpadne kiseline. Ako se te otpadne vode ispuštaju izravno bez pročišćavanja, to će nagristi cjevovode, oštetiti usjeve, ribe, brodove i uništiti zdravlje okoliša. Industrijske kisele otpadne vode moraju se pročistiti kako bi se zadovoljili nacionalni standardi ispuštanja prije ispuštanja, a kisele otpadne vode mogu se reciklirati i ponovno upotrijebiti. Prilikom obrade otpadne kiseline, metode koje se mogu odabrati uključuju obradu soli, metodu koncentriranja, metodu kemijske neutralizacije, metodu ekstrakcije, metodu ionske izmjene smole, metodu membranske separacije itd.

1. recikliranje soli

Takozvano isoljavanje je korištenje velike količine zasićene slane vode za taloženje gotovo svih organskih nečistoća u otpadnoj kiselini. Međutim, ova metoda će proizvesti klorovodičnu kiselinu i utjecati na oporavak i iskorištavanje sumporne kiseline u otpadnoj kiselini, pa je proučavana metoda isoljavanja organskih nečistoća u otpadnoj kiselini zasićenom otopinom natrijevog bisulfata.
Otpadna kiselina sadrži sumpornu kiselinu i razne organske nečistoće, koje su uglavnom mala količina 6-kloro-3-nitrotoluen-4 sulfonske kiseline i raznih izomera osim 6-kloro-3-nitrotoluen-4-sulfonske kiseline, a nastaju iz toluena u procesu sulfoniranja, kloriranja i nitrifikacije. Metoda isoljavanja je korištenje velike količine zasićene slane vode za taloženje gotovo svih organskih nečistoća u otpadnoj kiselini. Metoda recikliranja isoljavanja ne samo da može ukloniti razne organske nečistoće u otpadnoj kiselini, već i oporabiti sumpornu kiselinu za ponovno korištenje u proizvodnom ciklusu, štedeći troškove i energiju.

2. Metoda pečenja

Metoda prženja primjenjuje se na hlapljivu kiselinu poput klorovodične kiseline, koja se prženjem odvaja iz otopine kako bi se postigao učinak oporavka.

3. Metoda kemijske neutralizacije

Bazična kiselinsko-bazna reakcija H+(aq)+OH-(aq)=H2O također je važna osnova za obradu otpadnih voda koje sadrže kiseline. Uobičajene metode za obradu otpadnih voda koje sadrže kiseline uključuju neutralizaciju i recikliranje, međusobnu neutralizaciju kiselinsko-baznih otpadnih voda, neutralizaciju lijekova, neutralizaciju filtracijom itd. U ranim danima nekih poduzeća željeza i čelika u Kini, većina ih je koristila metodu kiselinsko-bazne neutralizacije za obradu otpadne tekućine od klorovodične i sumporne kiseline, tako da je pH vrijednost dostigla standard ispuštanja. Natrijev karbonat (soda), natrijev hidroksid, vapnenac ili vapno kao sirovine za kiselinsko-baznu neutralizaciju, općenito se koristi jeftino i lako se proizvodi vapno.

4. Metoda ekstrakcije

Ekstrakcija tekućina-tekućina, poznata i kao ekstrakcija otapalom, je jedinična operacija koja koristi razliku u topljivosti komponenti u tekućini sirovine u odgovarajućem otapalu za postizanje odvajanja. Pri obradi otpadnih voda koje sadrže kiseline, potrebno je postići potpuni kontakt otpadnih voda koje sadrže kiseline i organskog otapala, tako da se nečistoće u otpadnoj kiselini prenesu u otapalo. Zahtjevi za ekstraktant su: (1) otpadna kiselina mora biti inertna, kemijski ne reagira s otpadnom kiselinom i ne otapa se u otpadnoj kiselini; (2) Nečistoće u otpadnoj kiselini imaju visok koeficijent raspodjele u ekstraktantu i sumpornoj kiselini; (3) Cijena je niska i lako dostupna; (4) Lako se odvaja od nečistoća, mali gubitak prilikom stripiranja. Uobičajeni ekstraktanti uključuju benzen (toluen, nitrobenzen, klorobenzen), fenole (sirovi kreozot, difenol), halogenirane ugljikovodike (trikloretan, dikloretan), izopropil eter i N-503.

5. metoda s ionsko-izmjenjivačkom smolom

Osnovni princip obrade otpadnih tekućina organskih kiselina ionsko-izmjenjivačkom smolom jest da neke ionsko-izmjenjivačke smole mogu apsorbirati organske kiseline iz otopine otpadnih kiselina i isključiti anorganske kiseline i metalne soli kako bi se postiglo odvajanje različitih kiselina i soli.

6. metoda membranske separacije

Za kiselu otpadnu tekućinu mogu se koristiti i membranske metode obrade poput dijalize i elektrodijalize. Membransko oporabljavanje otpadne kiseline uglavnom usvaja princip dijalize, koji se pokreće razlikom koncentracija. Cijeli uređaj sastoji se od difuzijske dijalizne membrane, ploče za doziranje tekućine, ploče za ojačanje, okvira ploče za protok tekućine itd., a učinak odvajanja postiže se odvajanjem tvari u otpadnoj tekućini.

7. metoda kristalizacije hlađenjem

Metoda kristalizacije hlađenjem je metoda za smanjenje temperature otopine i taloženje otopljene tvari. Koristi se u procesu obrade otpadne kiseline tako da se nečistoće u otpadnoj kiselini hlade kako bi se dobila kisela otopina koja zadovoljava zahtjeve i može se ponovno upotrijebiti. Na primjer, otpadna sumporna kiselina ispuštena iz procesa pranja acila u valjaonici sadrži veliku količinu željeznog sulfata, koji se obrađuje procesom koncentriranja-kristalizacije i filtracije. Nakon uklanjanja željeznog sulfata filtracijom, kiselina se može vratiti u proces kiseljenja čelika za daljnju upotrebu.

Kristalizacija hlađenjem ima mnogo industrijskih primjena, koje su ovdje ilustrirane postupkom kiseljenja u obradi metala. U procesu obrade čelika i mehaničke obrade, otopina sumporne kiseline se obično koristi za uklanjanje hrđe s metalne površine. Stoga recikliranje otpadne kiseline može uvelike smanjiti troškove i zaštititi okoliš. Kristalizacija hlađenjem se koristi u industriji za postizanje ovog postupka.

8. Metoda oksidacije

Ova se metoda koristi već dugo vremena, a princip je razgradnja organskih nečistoća u otpadnoj sumpornoj kiselini oksidacijskim sredstvima pod odgovarajućim uvjetima, tako da se ona može pretvoriti u ugljikov dioksid, vodu, dušikove okside itd. i odvojiti od sumporne kiseline, tako da se otpadna sumporna kiselina može pročistiti i oporabiti. Uobičajeno korišteni oksidansi su vodikov peroksid, dušična kiselina, perklorna kiselina, hipoklorna kiselina, nitrat, ozon i tako dalje. Svaki oksidans ima svoje prednosti i ograničenja.