渗析沉淀组合法回收焦化废水氨氮的技术研究

摘要

四苯硼钠是一种化学稳定性好、分子量较大的化合物。在中性或碱性条件下,四苯硼钠能够和铵离子发生特异性反应。本论文选用聚乙烯为材料,研制了扩散渗析装置;利用扩散渗析膜对废水中铵离子的渗析作用,对焦化废水中的氨氮进行了分离;选用了四苯硼钠为化学沉淀剂,对焦化废水中的氨氮进行了沉淀和回收。主要结果如下:
　　比较了市售的阳离子交换膜和自制的乙酸纤维膜对焦化废水中氨氮的分离效果,结果表明:在相同的运行条件下,自制乙酸纤维膜渗析装置对氨氮的去除率为40.1％,优于阳离子交换膜渗析装置对氨氮去除率为30.6%的结果。
　　在自制乙酸纤维膜渗析装置条件下,研究了四苯硼钠复合沉淀剂中聚乙二醇(PEG)10000和四苯硼钠的浓度对废水中氨氮去除率的影响。结果表明:通过持续补加混和沉淀剂,使四苯硼钠和PEG10000的浓度分别保持在5~7g/L和10~14g/L范围内时,焦化废水经乙酸纤维素膜系统处理10h后,氨氮去除率可达到95.3%,并由菲克定律计算可得,膜的扩散系数为0.59×10-6cm2/s。
　　处理后的焦化废水经HPLC分析,未检出四苯硼钠,说明在以上反应条件下,复合沉淀剂中的四苯硼钠不会通过膜进入焦化废水,从而避免了处理过程对焦化废水造成的二次污染。
　　在采用上述扩散渗析和化学沉淀的方法对焦化废水中的氨氮进行分离的基础上,研究了通过蒸馏和阳离子交换两种方法实现对氨氮的回收。结果表明:采用蒸馏法处理四苯硼铵-PEG10000沉淀时,氨氮的回收率可达到99.7%,但蒸馏剩余液中的四苯硼钠只有30.5%可重复利用,运行成本高,此方法不可行。采用沉淀丙酮溶解、阳离子交换法回收氨氮时,洗脱液中氨氮的回收率为98.3%,重复以上过程5次,四苯硼钠的平均重复利用率为96.2%。
　　采用n(Na3PO4·12H2O):n(Na2HPO4·12H2O):n(MgCl2·6H2O)=8.5:1.5:10药物投加配比,在碱性条件下,将洗脱液中的NH4+以磷酸铵镁的形式加以回收,回收率为92.5%,较好地实现了废水中氨氮的资源化回收。
　　研究还表明:实验中采用的丙酮溶剂可通过蒸馏加以回收,树脂洗脱碱液可重复使用不外排,处理过程初步分析具有较好的经济和环境效益。

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Contents

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第一章 文献综述

1.1 焦化废水来源、特点及其危害

1.2 课题的研究背景、目的和意义

1.3 扩散渗析技术处理废水的研究现状

1.4 沉淀法去除氨氮技术的研究现状

1.5 本论文主要的研究内容

第二章 工艺简介

2.1 工艺原理

2.2 分离工艺

2.3 回收工艺

第三章 焦化废水中氨氮分离的效果及其影响因素研究

3.1 扩散渗析膜种类对氨氮分离的影响

3.2 沉淀剂中PEG10000的浓度对氨氮分离的影响

3.3 沉淀剂中四苯硼钠浓度对氨氮分离的影响

3.4 扩散渗析时间对氨氮分离的影响

3.5 膜污染对氨氮分离的影响

3.6 焦化废水中氨氮分离效果的优化设计

3.7 本章小结

第四章 氨氮及四苯硼钠的回收

4.1 焦化废水尾水组分的变化

4.2 四苯硼铵-PEG10000沉淀中氨氮和四苯硼钠的回收

4.3 本章小结

第五章 总结论

参 考 文 献

攻读学位期间取得的研究成果

致谢

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