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(南陽新世紀(jì)硼鎂工業(yè)技術(shù)研究所，河南南陽 473000)

在以氨法制備氫氧化鎂或以碳銨法制備堿式碳酸鎂生產(chǎn)過程中會(huì)產(chǎn)生大量工藝廢水，這種工藝廢水主要是母液和洗水，其中含有(NH4)2SO4或NH4Cl。對(duì)于含銨廢水現(xiàn)行的綜合利用方法主要有兩種：一是通過蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶收得硫酸銨或氯化銨[1]，但處理過程耗能高，硫酸銨或氯化銨附加值低，從經(jīng)濟(jì)角度考慮可行性不大；二是用石灰乳與廢液中的硫酸銨或氯化銨反應(yīng)，使銨鹽得以分解轉(zhuǎn)化為氨，再經(jīng)吸收制得氨水[2]。石灰乳法處理成本低，銨分解率較高，但存在如下問題：1)以石灰乳分解硫酸銨時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的二水硫酸鈣，作為固體廢棄物排放會(huì)對(duì)環(huán)境造成影響；2)以石灰乳分解氯化銨時(shí)，銨分解后產(chǎn)生的殘液主要成分為氯化鈣，如予以回收同樣存在著處理過程耗能高、產(chǎn)品附加值低的問題，如予以排放同樣會(huì)對(duì)環(huán)境造成二次污染。為了尋找一條經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、可行的銨氮廢水綜合利用途徑，筆者以菱苦土(MgO)為處理劑，進(jìn)行了銨氮廢水中銨鹽分解條件的研究。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)方法

實(shí)驗(yàn)原料：菱苦土，含MgO質(zhì)量分?jǐn)?shù)為85%，其中活性成分為65%；氫氧化鎂母液，取自南陽雨豐化工生產(chǎn)車間，氯化銨質(zhì)量濃度為160 g/L。

實(shí)驗(yàn)原理：菱苦土中的MgO活性成分與氫氧化鎂母液中的氯化銨反應(yīng)，生成氯化鎂和氨。氨通過吸收制得氨水，所得含鎂溶液可循環(huán)用于鎂化合物的制備。反應(yīng)式如下：

實(shí)驗(yàn)方法：量取氫氧化鎂母液250 mL，按計(jì)算量加入菱苦土，加熱攪拌，反應(yīng)結(jié)束后進(jìn)行真空抽濾，獲得少量濾渣及二次殘液。二次殘液主要成分為MgCl2，作為制備氫氧化鎂或堿式碳酸鎂的原料循環(huán)使用，分解過程排出的氨氣以水為吸收劑，經(jīng)吸收器吸收制得氨水。氨水作為沉淀劑用于氫氧化鎂的制備。

1.2 分析方法

對(duì)含銨廢液和處理后溶液中氯化銨濃度的分析采用中和法。對(duì)菱苦土中氧化鎂含量及處理后溶液中鎂離子濃度的測(cè)定采用EDTA法。

2 結(jié)果與討論

2.1 菱苦土加入量對(duì)氯化銨分解率的影響

固定條件：反應(yīng)溫度為85 ℃，反應(yīng)時(shí)間為120 min?？疾炝饪嗤劣昧繉?duì)氯化銨分解率的影響，結(jié)果見圖1。菱苦土用量(以活性氧化鎂計(jì))為理論量的105%、110%、115%、120%、125%、130%和135%。由圖1可以看出：隨著菱苦土加入量的增加，氯化銨的分解率升高；當(dāng)菱苦土加入量為理論量的120%時(shí)，氯化銨的分解率達(dá)到93.7%；之后再增加菱苦土的用量對(duì)分解率影響不大。因此確定菱苦土的最佳用量為理論量的120%。

圖1 菱苦土加入量對(duì)氯化銨分解率的影響

2.2 反應(yīng)時(shí)間對(duì)氯化銨分解率的影響

固定條件：菱苦土加入量為理論量的120%，反應(yīng)溫度為85 ℃?？疾旆磻?yīng)時(shí)間對(duì)氯化銨分解率的影響，結(jié)果見圖2。由圖2可以看出，隨著反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)分解率上升，當(dāng)反應(yīng)時(shí)間為120 min時(shí)氯化銨分解率達(dá)到91%以上，繼續(xù)增加反應(yīng)時(shí)間對(duì)氯化銨分解率影響不大。因此確定反應(yīng)時(shí)間為反應(yīng)溫度達(dá)到85 ℃以后的120 min。

圖2 反應(yīng)時(shí)間對(duì)氯化銨分解率的影響

2.3 反應(yīng)溫度對(duì)氯化銨分解率的影響

固定條件：菱苦土加入量為理論量的120%，反應(yīng)時(shí)間為120 min?？疾旆磻?yīng)溫度對(duì)氯化銨分解率的影響，結(jié)果見圖3。由圖3看出，隨著反應(yīng)溫度的升高氯化銨的分解率上升，當(dāng)反應(yīng)溫度為85 ℃時(shí)氯化銨分解率達(dá)到90%以上，繼續(xù)升高反應(yīng)溫度氯化銨分解率變化不大。因此確定反應(yīng)溫度為85 ℃。

圖3 反應(yīng)溫度對(duì)氯化銨分解率的影響

3 結(jié)論

以菱苦土分解氫氧化鎂母液中氯化銨的最佳工藝條件：菱苦土加入量(以活性MgO 計(jì))為理論量的120%，反應(yīng)時(shí)間為120 min，反應(yīng)溫度為85 ℃。此條件下氯化銨的分解率達(dá)到90%以上。上述工藝條件的確定，為以氨法制備氫氧化鎂或以碳銨法制備堿式碳酸鎂生產(chǎn)過程中工藝廢水的處理奠定了理論基礎(chǔ)，也為氨的回收及循環(huán)利用提供了條件。此外，處理后所得溶液中含Mg2+質(zhì)量濃度在38 g/L以上，可循環(huán)用于鎂化合物的制備。以菱苦土處理含銨廢水具有處理成本低、產(chǎn)物可循環(huán)利用、對(duì)環(huán)境無明顯污染等優(yōu)勢(shì)。

[1] 胡慶福,李寶林,李國庭,等.醫(yī)用重質(zhì)碳酸鎂制備的研究[J].無機(jī)鹽工業(yè),1993(1):20-22.

[2] 胡慶福.鎂化合物生產(chǎn)應(yīng)用[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2004：340.