Tractament d'aigües residuals que contenen àcid

Les aigües residuals àcides són les aigües residuals amb un valor de pH inferior a 6. Segons els diferents tipus i concentracions d'àcids, les aigües residuals àcides es poden dividir en aigües residuals àcides inorgàniques i aigües residuals àcides orgàniques. Aigües residuals àcides fortes i aigües residuals àcides febles; aigües residuals monoàcides i aigües residuals poliàcides; aigües residuals àcides de baixa concentració i aigües residuals àcides d'alta concentració. Normalment, les aigües residuals àcides, a més de contenir una mica d'àcid, sovint també contenen ions de metalls pesants i les seves sals i altres substàncies nocives. Les aigües residuals àcides provenen d'una àmplia gamma de fonts, com ara el drenatge de mines, la hidrometal·lúrgia, el laminat d'acer, el tractament superficial d'àcid d'acer i metalls no ferrosos, la indústria química, la producció d'àcids, els tints, l'electròlisi, la galvanoplàstia, les fibres artificials i altres sectors industrials. Les aigües residuals àcides comunes són les aigües residuals d'àcid sulfúric, seguides de les aigües residuals d'àcid clorhídric i àcid nítric. Cada any, la Xina està a punt de descarregar gairebé un milió de metres cúbics d'àcid residual industrial. Si aquestes aigües residuals es descarreguen directament sense tractament, corroiran les canonades, danyaran els cultius, perjudicaran els peixos, danyaran els vaixells i destruiran la salut ambiental. Les aigües residuals àcides industrials s'han de tractar per complir amb els estàndards nacionals de descàrrega abans de la descàrrega, i les aigües residuals àcides es poden reciclar i reutilitzar. Quan es tracta l'àcid residual, es poden seleccionar mètodes com ara el tractament amb sal, el mètode de concentració, el mètode de neutralització química, el mètode d'extracció, el mètode de resina d'intercanvi iònic, el mètode de separació per membrana, etc.

1. reciclatge de sal

L'anomenada saladura consisteix a utilitzar una gran quantitat d'aigua salada saturada per precipitar gairebé totes les impureses orgàniques de l'àcid residual. Tanmateix, aquest mètode produirà àcid clorhídric i afectarà la recuperació i utilització de l'àcid sulfúric de l'àcid residual, per la qual cosa es va estudiar el mètode de saladura de les impureses orgàniques de l'àcid residual amb una solució saturada de bisulfat de sodi.
L'àcid residual conté àcid sulfúric i diverses impureses orgàniques, que són principalment una petita quantitat d'àcid 6-cloro-3-nitrotoluè-4 sulfònic i diversos isòmers diferents de l'àcid 6-cloro-3-nitrotoluè-4-sulfònic produït pel toluè en el procés de sulfonació, cloració i nitrificació. El mètode de salinització consisteix a utilitzar una gran quantitat d'aigua salada saturada per precipitar gairebé totes les impureses orgàniques de l'àcid residual. El mètode de reciclatge de salinització no només pot eliminar diverses impureses orgàniques de l'àcid residual, sinó que també pot recuperar àcid sulfúric per posar-lo al cicle de producció, estalviant costos i energia.

2. Mètode de torrat

El mètode de torrat s'aplica a l'àcid volàtil com l'àcid clorhídric, que es separa de la solució mitjançant torrat per aconseguir l'efecte de recuperació.

3. Mètode de neutralització química

La reacció àcid-base bàsica de H+(aq)+OH-(aq)=H2O també és una base important per al tractament d'aigües residuals que contenen àcid. Els mètodes habituals per tractar aigües residuals que contenen àcid inclouen la neutralització i el reciclatge, la neutralització mútua d'aigües residuals àcid-base, la neutralització de fàrmacs, la neutralització per filtració, etc. En els primers temps d'algunes empreses siderúrgiques a la Xina, la majoria utilitzaven el mètode de neutralització àcid-base per tractar el líquid residual de decapatge d'àcid clorhídric i àcid sulfúric, de manera que el valor de pH assolia l'estàndard de descàrrega. El carbonat de sodi (cenzura de sosa), l'hidròxid de sodi, la pedra calcària o la calç com a matèries primeres per a la neutralització àcid-base, l'ús general és calç barata i fàcil de fer.

4. Mètode d'extracció

L'extracció líquid-líquid, també coneguda com a extracció amb dissolvent, és una operació unitària que utilitza la diferència de solubilitat dels components en el líquid de la matèria primera en el dissolvent adequat per aconseguir la separació. En el tractament d'aigües residuals que contenen àcid, cal fer que les aigües residuals que contenen àcid i el dissolvent orgànic entrin en contacte complet, de manera que les impureses de l'àcid residual es transfereixin al dissolvent. Els requisits de l'extractor són: (1) que l'àcid residual sigui inert, no reaccioni químicament amb l'àcid residual i no es dissolgui en l'àcid residual; (2) que les impureses de l'àcid residual tinguin un coeficient de partició alt en l'extractor i l'àcid sulfúric; (3) que el preu sigui barat i fàcil d'aconseguir; (4) que sigui fàcil de separar de les impureses, amb petites pèrdues durant l'extracció. Els extractants comuns inclouen benzè (toluè, nitrobenzè, clorobenzè), fenols (difenol cru de creosota), hidrocarburs halogenats (tricloroetà, dicloroetà), èter isopropílic i N-503.

5. mètode de resina d'intercanvi iònic

El principi bàsic del tractament de líquids residuals d'àcids orgànics mitjançant resines d'intercanvi iònic és que algunes resines d'intercanvi iònic poden absorbir àcids orgànics de la solució àcida residual i excloure àcids inorgànics i sals metàl·liques per aconseguir la separació de diferents àcids i sals.

6. mètode de separació per membrana

Per a líquids residuals àcids, també es poden utilitzar mètodes de tractament amb membrana com la diàlisi i l'electrodiàlisi. La recuperació de membrana d'àcid residual adopta principalment el principi de la diàlisi, que es basa en la diferència de concentració. Tot el dispositiu està compost per una membrana de diàlisi de difusió, una placa dispensadora de líquid, una placa de reforç, un marc de placa de flux de líquid, etc., i aconsegueix un efecte de separació separant les substàncies del líquid residual.

7. mètode de cristal·lització per refredament

El mètode de cristal·lització per refredament és un mètode per reduir la temperatura de la solució i precipitar el solut. En el procés de tractament d'àcids residuals s'utilitza per refredar les impureses de l'àcid residual per recuperar la solució àcida que compleix els requisits i es pot reutilitzar. Per exemple, l'àcid sulfúric residual que s'aboca del procés de rentat amb acil d'un laminador conté una gran quantitat de sulfat ferrós, que es tracta mitjançant el procés de concentració-cristal·lització i filtració. Després de l'eliminació del sulfat ferrós per filtració, l'àcid es pot retornar al procés de decapatge d'acer per al seu ús continuat.

La cristal·lització per refredament té moltes aplicacions industrials, que s'il·lustren aquí amb el procés de decapatge en el processament de metalls. En el procés de processament mecànic i d'acer, la solució d'àcid sulfúric s'utilitza habitualment per eliminar l'òxid de la superfície metàl·lica. Per tant, el reciclatge de l'àcid residual pot reduir considerablement els costos i protegir el medi ambient. La cristal·lització per refredament s'utilitza a la indústria per aconseguir aquest procés.

8. Mètode d'oxidació

Aquest mètode s'ha utilitzat durant molt de temps i el principi és descompondre les impureses orgàniques de l'àcid sulfúric residual mitjançant agents oxidants en condicions adequades, de manera que es pugui convertir en diòxid de carboni, aigua, òxids de nitrogen, etc., i separar-lo de l'àcid sulfúric, de manera que l'àcid sulfúric residual es pugui purificar i recuperar. Els oxidants més utilitzats són el peròxid d'hidrogen, l'àcid nítric, l'àcid perclòric, l'àcid hipoclorós, el nitrat, l'ozó, etc. Cada oxidant té els seus avantatges i limitacions.