韓子華

（山東畜牧獸醫(yī)職業(yè)學(xué)院，山東 濰坊 261061）

廢水除磷的工藝主要有化學(xué)法、生物法。而氧化鎂煙氣脫硫廢渣的除磷法就是化學(xué)法。由于氧化鎂煙氣脫硫廢渣含有大量的鈣鎂成分，所以對(duì)磷有良好的去除效果。同時(shí)，鎂離子不會(huì)對(duì)水體產(chǎn)生污染，是環(huán)境友好型除磷劑，在廢水除磷領(lǐng)域中具有良好的應(yīng)用前景。因此，為氧化鎂煙氣脫硫廢渣除磷奠定理論基礎(chǔ)，對(duì)氧化鎂煙氣脫硫廢渣形貌、濃度、除磷影響等進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析具有重要意義。

1 氧化鎂煙氣脫硫廢渣特性分析

1.1 氧化鎂煙氣脫硫廢渣的形貌特征分析

氧化鎂煙氣脫硫廢渣在溶解后存在氧化鎂、氫氧化鎂、硫酸鎂、氧化鈣、氫氧化鈣等物質(zhì)，這些物質(zhì)對(duì)廢水除磷具有良好的應(yīng)用效果。為對(duì)氧化鎂煙氣脫硫廢渣的形貌特征進(jìn)行分析，我們應(yīng)用了卡爾·蔡司EV018掃描電鏡對(duì)氧化鎂煙氣脫硫廢渣和原始硅藻土進(jìn)行掃描。通過(guò)相關(guān)分析研究，我們總結(jié)出：氧化鎂煙氣脫硫廢渣中的硅藻土表面微孔保存良好，其吸附性與原始硅藻土的吸附性極為相近，所以在除磷過(guò)程中可以起到重要作用。

1.2 氧化鎂煙氣脫硫廢渣的比表面積和含水率

為詳細(xì)了解氧化鎂煙氣脫硫廢渣結(jié)構(gòu)和特征，我們對(duì)其比表面積和含水率進(jìn)行測(cè)試。首先，在比表面積測(cè)試中，將氧化鎂煙氣脫硫廢渣進(jìn)行干燥，然后對(duì)其比表面積進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果表明其內(nèi)比表面積為13.568m2/g，外比表面積為12.899m2/g?？梢耘卸ǔ觯貉趸V煙氣脫硫廢渣具有良好的吸附性[1]。其次，在含水率測(cè)試中，我們先確定了氧化鎂煙氣脫硫廢渣的含水率約為40.1%。在實(shí)際使用中，氧化鎂煙氣脫硫廢渣干燥等費(fèi)用相較于其他除磷劑低。由此可見，氧化鎂煙氣脫硫廢渣在廢水除磷中的應(yīng)用具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。

2 在廢水除磷工作中應(yīng)用氧化鎂煙氣脫硫廢渣的實(shí)驗(yàn)分析

2.1 實(shí)驗(yàn)藥品的準(zhǔn)備

氧化鎂煙氣脫硫廢渣在廢水除磷的實(shí)驗(yàn)中，需要準(zhǔn)備以下藥品：H2SO4、NaOH、KH2PO4、C6H8O6、K(SbO)C4H4O6·1/2H2O、(NH4)6Mo7O24·4H2O、HCl、HCOOH、EDTA、K2S2O8等。

2.2 實(shí)驗(yàn)方法的選擇

利用氧化鎂煙氣脫硫廢渣除磷的過(guò)程主要分為兩步驟。第一步驟：在酸溶液作用下，使氧化鎂煙氣脫硫廢渣釋放出鈣鎂離子[2]。第二步驟：將溶液調(diào)節(jié)為堿性，讓鈣鎂離子吸附磷酸根，并與磷酸根反應(yīng)，生成沉淀物。

在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，需要注意以下五點(diǎn)問題：

第一，在研究硫酸用量對(duì)鈣鎂離子溶出的影響時(shí)，要控制酸溶解的時(shí)間不超過(guò)30分鐘，當(dāng)酸解結(jié)束后，要進(jìn)行過(guò)濾。

第二，在研究酸解時(shí)間對(duì)鈣鎂離子溶出的影響時(shí)，要控制好硫酸用量。

第三，在研究氧化鎂煙氣脫硫廢渣加量對(duì)除磷的影響時(shí)，要控制好硫酸用量，并將酸解時(shí)間控制在5分鐘之內(nèi)。

第四，在研究氧化鎂煙氣脫硫廢渣酸堿值對(duì)除磷的影響時(shí)，沉淀反應(yīng)時(shí)間要控制在15分鐘內(nèi)。

第五，在研究除磷反應(yīng)最佳時(shí)間時(shí)，將沉淀酸堿值控制為10，觀察沉淀的時(shí)間為1-7分鐘。

利用氧化鎂煙氣脫硫廢渣除磷的反應(yīng)式如下：

2.3 檢測(cè)方法與檢測(cè)儀器的選擇

首先，在檢測(cè)水溶液中的金屬離子濃度時(shí)，采用了鉑金埃爾默公司的全譜直讀等離子體發(fā)射光譜儀進(jìn)行檢測(cè)。其次，在測(cè)定水溶液中磷的濃度時(shí)，采用了鉬銻抗分光光度法。

3 在廢水除磷工作中應(yīng)用氧化鎂煙氣脫硫廢渣的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

3.1 硫酸用量對(duì)鈣鎂離子溶出的影響

通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析，我們發(fā)現(xiàn)：硫酸用量與鈣鎂離子的溶出量成正比關(guān)系（如圖1），并且當(dāng)硫酸與氧化鎂煙氣脫硫廢渣質(zhì)量之比為1:101時(shí)，溶出的鈣鎂離子的濃度達(dá)到最高。其中，溶出的鈣離子濃度為321mg/L，溶出的鎂離子濃度為999.89mg/L。因此，我們可以得出一個(gè)具有指導(dǎo)性的結(jié)論：硫酸與氧化鎂煙氣脫硫廢渣的質(zhì)量比最佳為1:101。

圖1 硫酸用量對(duì)鈣鎂離子溶出的影響

3.2 酸解時(shí)間對(duì)鈣鎂離子溶出的影響

通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析，針對(duì)酸解時(shí)間對(duì)鈣鎂離子溶出的影響，我們得出結(jié)論：溶出的鈣鎂離子的濃度隨著酸解時(shí)間的增加而有所提高（如圖2）。但當(dāng)酸解時(shí)間達(dá)到4.2min時(shí)，鈣鎂離子的濃度不再增加。通過(guò)對(duì)其他酸解時(shí)間實(shí)驗(yàn)的對(duì)比分析，我們發(fā)現(xiàn)本文中的結(jié)論遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其他實(shí)驗(yàn)結(jié)果。這是由于本實(shí)驗(yàn)的氧化鎂煙氣脫硫廢渣中的鈣鎂離子只是附著于硅藻土表面上，沒有深入到硅藻土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)中，所以鈣鎂離子可以直接和溶液中的氫離子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。

圖2 酸解時(shí)間對(duì)鈣鎂離子溶出的影響

3.3 氧化鎂煙氣脫硫廢渣加量對(duì)除磷的影響

為達(dá)到最佳的除磷效果，我們進(jìn)行了氧化鎂煙氣脫硫廢渣加量的實(shí)驗(yàn)分析。通過(guò)分析，我們得出結(jié)論：除磷效果隨著氧化鎂煙氣脫硫廢渣量的增加而提升，當(dāng)氧化鎂煙氣脫硫廢渣的濃度達(dá)到10.05g/L時(shí)，除磷效果達(dá)到最佳（如圖3）。從這個(gè)結(jié)論可以看出，不論是從應(yīng)用角度考慮，還是從經(jīng)濟(jì)綜合角度考慮，氧化鎂煙氣脫硫廢渣加量仍是除磷的最好的方法之一。

圖3 氧化鎂煙氣脫硫廢渣加量對(duì)除磷的影響

3.4 沉淀過(guò)程的酸堿值對(duì)除磷的影響

通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析，我們發(fā)現(xiàn)沉淀過(guò)程的酸堿值對(duì)除磷效果的影響較大（如表1）。當(dāng)酸堿值較低時(shí)，磷難以沉淀，除磷的效果不理想。但隨著酸堿值的增加，磷開始沉淀，當(dāng)酸堿值為10時(shí)，除磷效果高達(dá)99.45%。隨后，我們繼續(xù)增加酸堿值，除磷效果又開始下降。因此，沉淀過(guò)程的酸堿值在10時(shí)，能夠達(dá)到最佳除磷效果。

表1 沉淀過(guò)程的酸堿值對(duì)除磷的影響

3.5 沉淀時(shí)間對(duì)廢水除磷的影響

由表2可以看出，在沉淀時(shí)間為3min時(shí)，除磷效果高達(dá)98.82%。由于氧化鎂煙氣脫硫廢渣除磷不僅要通過(guò)沉淀，而且還伴有凝膠吸附，所以化學(xué)反應(yīng)要經(jīng)過(guò)一定時(shí)間才能平衡。從市場(chǎng)上的除磷劑種類看，鎂除磷是效果較好的方式，但這種方式與氧化鎂煙氣脫硫廢渣除磷時(shí)間相比要慢很多。所以從工程應(yīng)用角度來(lái)看，氧化鎂煙氣脫硫廢渣在廢水除磷中具有良好的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。

表2 沉淀時(shí)間對(duì)廢水除磷的影響

3.6 各類材料除磷費(fèi)用比較

氧化鎂煙氣脫硫廢渣價(jià)格低，相比其他除磷劑，氧化鎂煙氣脫硫廢渣除磷具有極大的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，并能夠?qū)ι鷳B(tài)環(huán)境保護(hù)起到積極作用（如表3）。

表3 沉淀時(shí)間對(duì)廢水除磷的影響

4 結(jié)語(yǔ)

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，氧化鎂煙氣脫硫廢渣用量為10.05g/L、沉淀和酸解時(shí)間為5min、沉淀酸堿值為10時(shí)，氧化鎂煙氣脫硫廢渣的除磷效果最佳。同時(shí)，與其他除磷劑相比，氧化鎂煙氣脫硫廢渣除磷具有成本低、效果好等特點(diǎn)，在有效解決廢棄物處置問題的同時(shí)為企業(yè)創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益。