專利名稱：一種用于分離含錳廢水中鈣、鎂離子的復合試劑的制作方法
技術領域：
本發明屬于廢水處理技術領域，特別涉及一種用于分離含錳廢水中鈣、鎂離子的復合試劑。
背景技術：
在錳礦區，礦渣堆廠會有大量廢水產生，其廢水排放量較大、水質較復雜，含有大量金屬離子，如直接排放，將嚴重污染環境，同時又造成錳資源的損失。將此廢水回收處理后用于電解錳生產，可實現錳資源的有效利用。但此類廢水含有大量鈣、鎂離子，在處理過程中會影響后續工藝中所用納濾膜的效率和壽命，同時還會對電解錳生產工藝造成影響。根據部分鈣、鎂反應生成物濃度積常數小，且遠小于對應錳化合物濃度積常數，可用試劑對鈣、鎂離子進行沉淀去除，常用的試劑有氟化物、磷酸鹽以及碳酸鹽試劑，但單獨使用氟化物沉淀劑所生成的氟化鈣、氟化鎂沉淀物晶粒極小，只有5·，給后續過濾帶來很大難度，由于沉淀物過濾不完全，會造成原廢水溶液中鈣、鎂沉淀仍存在，導致鈣、鎂離子去除率不高，同時由于沉淀晶粒的存在，對于后續納濾膜會存在堵塞和污染的作用，嚴重影響納濾膜的壽命。另外由于原溶液中錳離子濃度較高，會在局部存在MnF2沉淀，造成錳離子的損失，而要想達到完全的鈣、鎂離子去除效果，所需反應時間極長，給實際工程的實施帶來不便，增加投資成本。磷酸鹽和碳酸鹽沉淀法會造成錳離子的大量損失，不適合于含錳廢水的資源化利用。因此，通過選用一種適合的復合試劑，一方面能夠實現含錳廢水中鈣、鎂離子的高效分離，且錳離子損失率小于0.2%，另一方面能夠保證后續過濾的效率以及資源化利用效率。其中，濃度積常數表示難溶電解質的飽和溶液中離子濃度冪的乘積。
發明內容
本發明提出一種用于分離含錳廢水中鈣、鎂離子的復合試劑，通過加入配制試劑， 能夠實現高鈣、鎂離子去除率，同時錳離子損失率小于0. 2%的目的。本發明一種分離含錳廢水中鈣、鎂離子的復合試劑，其具體組份特征是，組份Na+含量34 39 %， 組份Cu2+含量2 4 %，組份!^2+含量1 3 %， 組份NH4+含量8 10 %，組份Al3+含量0.5 1.5%， 組份HCO3-含量21 24%，組份F_含量19 22%，組份Cl_含量5 8%，組份S042_ 含量 0. 5 本發明一種分離含錳廢水中鈣、鎂離子的復合試劑的使用方法是，采用化學沉淀法，在含錳廢水中加入配制的復合試劑，一方面能有效促進鈣、鎂沉淀的形成，并通過試劑中其它金屬離子的絮凝、絡合作用促使晶粒快速長大，形成易于過濾的晶體，避免后續工藝中難過濾的問題存在，提高了鈣、鎂沉淀的去除率，進而提高了鈣、鎂離子的去除率；同時能夠抑制錳離子沉淀生成，減少錳離子的損失。反應完全后進行固液分離，進而將溶液中Ca2+、Mg2+離子去除。其去除鈣、鎂離子機理如下主要反應為Ca2++2r = CaF2 JMg2++2r = MgF2 J副反應Μη2++2Γ = MnF2 JCa2++C0 廣=CaCOMg2++C0 廣=MgCOMn2++C032_ = MnCO其中，復合試劑中的氟化物與廢水中鈣、鎂離子反應生成氟化沉淀物，碳酸氫鹽有助于氟化鈣、氟化鎂沉淀晶粒的長大，鋁鹽、亞鐵鹽對氟化鈣、氟化鎂沉淀晶粒有絮凝和絡合作用，銅鹽對錳沉淀物的形成具有抑制作用。如上所述的一種用于分離含錳廢水中鈣、鎂離子的復合試劑，其復合試劑的組份來源于 NaF，NH4HCO3, NaHCO3, FeCl2, Al2 (SO4)3，NH4F, CuCl2 化學試劑。如上所述一種用于分離含錳廢水中鈣、鎂離子的復合試劑，其待處理含錳廢水pH 值控制條件為pH值為5 9。如上所述一種用于分離含錳廢水中鈣、鎂離子的復合試劑，其試劑加入形式為干粉投加或配制成溶液投加。如上所述一種用于分離含錳廢水中鈣、鎂離子的復合試劑，其試劑投加形式為配制溶液投加時，該復合試劑所占溶液的質量分數為25 40%。本發明復合試劑具備以下優點制備簡單，原料來源廣泛；適用于各種離子濃度的含錳廢水處理，且適用PH值范圍廣5-9 ；具有高鈣、鎂離子去除率，通過調節添加量，去除率可達到100% ；能夠在保證錳離子損失率小于0.2%的前提下，有效去除原含錳廢水中鈣、鎂離子，達到分離鈣、鎂離子的目的。本發明適用于分離含錳廢水中鈣、鎂離子的復合試劑。
具體實施例方式本發明一種用于分離含錳廢水中鈣、鎂離子的復合試劑，其具體使用方法如下配制復合試劑，采用干粉加料時，干粉復合試劑由料倉中通過干粉給料機加入到反應池內，或采用溶液加料時，配制成25% 40%的復合試劑溶液，通過供給泵加入到反應池內。之后通過攪拌器攪拌，使復合試劑在池內充分反應一段時間后，溢流進入沉淀池中，經充分反應后的含錳廢水在沉淀池中靜置一段時間后，產生Ca、Mg沉淀物。經過濾后， 過濾液進入后續處理，沉淀物進行回收利用處理。其具體實施例有實施例1 選用 NaF，NH4HCO3, NaHCO3, FeCl2, Al2 (SO4) 3，NH4F, CuCl2 化學試劑配制
h2O^H++OH
HCO3+OH hH20+C032+
4復合試劑，組份選擇為組份Na+含量34 %，組份Cu2+含量4 %，組份!^2+含量3 %，組份NH4+ 含量8 %，組份Al3+含量0. 5 %，組份HC03_含量21 %，組份F_含量22 %，組份Cl_含量7 %， 組份S042_含量0. 5%。采用干粉加料，復合試劑用量系數1. 05，含錳廢水10L/h，pH值為6. 8，水樣初始濃度=Mn2+濃度4020mg/m3，Ca2+濃度360mg/m3，Mg2+濃度為2020mg/m3。反應時間lh，沉淀停留時間Ih。在上述條件下，Ca2+去除率100%，Mg2+去除率100%。實施例2 選用 NaF，NH4HCO3, NaHCO3, FeCl2, Al2 (SO4) 3，NH4F, CuCl2 化學試劑配制復合試劑，組份選擇為組份Na+含量36 %，組份Cu2+含量2 %，組份!^2+含量1 %，組份NH4+ 含量8 %，組份Al3+含量1 %，組份HC03_含量22 %，組份F_含量21 %，組份Cl_含量8 %，組份S042_含量1%。采用溶液添加，復合試劑用量系數1.0，配制成溶液，質量分數為25%，含錳廢水 10L/h，pH值為8. 5，水樣初始濃度=Mn2+濃度4020mg/m3，Ca2+濃度360mg/m3，Mg2+濃度為 2020mg/m3。反應時間lh，沉淀停留時間lh。在上述條件下，Ca2+去除率100%，Mg2+去除率 99. 3%。實施例3 選用 NaF，NH4HCO3, NaHCO3, FeCl2, Al2 (SO4) 3，NH4F, CuCl2 化學試劑配制復合試劑，組份選擇為組份Na+含量36 %，組份Cu2+含量3 %，組份!^2+含量2 %，組份NH4+ 含量8 %，組份Al3+含量0. 5 %，組份HC03_含量22 %，組份F_含量20 %，組份Cl_含量8 %， 組份S042_含量0. 5%。采用干粉加料，復合試劑用量系數1. 0，含錳廢水lm3/h，pH值為8. 5，水樣初始濃度=Mn2+濃度4020mg/m3，Ca2+濃度360mg/m3，Mg2+濃度為2020mg/m3。反應時間lh，沉淀停留時間Ih。在上述條件下，Ca2+去除率100%，Mg2+去除率98. 7%0實施例4 選用 NaF，NH4HCO3, NaHCO3, FeCl2, Al2 (SO4) 3，NH4F, CuCl2 化學試劑配制復合試劑，組份選擇為組份Na+含量37 %，組份Cu2+含量2 %，組份!^2+含量1 %，組份NH4+ 含量8 %，組份Al3+含量0. 5 %，組份HC03_含量21 %，組份F-含量22 %，組份Cl_含量8 %， 組份S042_含量0. 5%。采用溶液添加，復合試劑用量系數1. 05，配制成溶液，質量分數為40%，含錳廢水lm7h，pH值為6. 8，水樣初始濃度Mn2+濃度4020mg/m3，Ca2+濃度360mg/m3，Mg2+濃度為 2020mg/m3。反應時間lh，沉淀停留時間lh。在上述條件下，Ca2+去除率100%，Mg2+去除率 99. 8%。實施例5 選用 NaF，NH4HCO3, NaHCO3, FeCl2, Al2 (SO4) 3，NH4F, CuCl2 化學試劑配制復合試劑，組份選擇為組份Na+含量34%，組份Cu2+含量2. 5%，組份!^2+含量2. 5 %，組份NH4+含量9 %，組份Al3+含量1 %，組份HC03_含量23 %，組份F_含量19 %，組份Cl_含量 8%，組份S042_含量1%。采用干粉加料，復合試劑用量系數1. 02，含錳廢水20m3/h，pH值為6. 8，水樣初始濃度Mn2+濃度4020mg/m3，Ca2+濃度360mg/m3，Mg2+濃度為2020mg/m3。反應時間lh，沉淀停留時間Ih。在上述條件下，Ca2+去除率99. 9%，Mg2+去除率97. 6%。
權利要求
1.一種用于分離含錳廢水中鈣、鎂離子的復合試劑，其特征在于包括如下組份組份Na+含量；34 39 %，組份Cu2+含量2 4 %，組份!^2+含量1 3 %，組份NH4+含量 8 10%，組份Al3+含量0. 5 1. 5%，組份HCO3-含量21 ，組份F—含量19 22%， 組份Cl_含量5 8%，組份S042_含量0. 5 1 %。
2.如權利要求1所述的一種用于分離含錳廢水中鈣、鎂離子的復合試劑的使用方法是采用化學沉淀法，特征在于在含錳廢水中加入由NaF，NH4HCO3, NaHCO3, FeCl2, Al2 (SO4)3， NH4F, CuCl2化學試劑配制的復合試劑，反應完全后進行固液分離。
3.如權利要求1所述的一種用于分離含錳廢水中鈣、鎂離子的復合試劑，其使用方法特征在于，試劑添加量為理論所需添加量的1. 0 1. 05倍。
4.如權利要求1所述的一種用于分離含錳廢水中鈣、鎂離子的復合試劑，其使用方法特征在于，待處理含錳廢水PH值控制條件為pH值為5 9。
5.如權利要求1所述的一種用于分離含錳廢水中鈣、鎂離子的復合試劑，其使用方法特征在于，復合試劑加入形式為干粉投加。
6.如權利要求4所述的一種用于分離含錳廢水中鈣、鎂離子的復合試劑，其使用方法特征在于，復合試劑為配制溶液投加，該復合試劑所占溶液的質量分數為25 40%。
全文摘要
一種用于分離含錳廢水中鈣、鎂離子的復合試劑，其具體組份特征是，組份Na+含量34～39％，組份Cu2+含量2～4％，組份Fe2+含量1～3％，組份NH4+含量8～10％，組份Al3+含量0.5～1.5％，組份HCO3-含量21～24％，組份F-含量19～22％，組份Cl-含量5～8％，組份SO42-含量0.5～1％。該復合試劑的使用方法是，通過直接干粉加料與原含錳廢水混合，或配制成溶液后加入，在配制溶液中該復合試劑所占質量分數為25～40％。該復合試劑與含錳廢水混合后，與廢水中鈣、鎂離子發生化學反應以及通過絡合、絮凝作用，生成沉淀，經過濾后除去。優點制備簡單，原料來源廣泛，適用pH值范圍廣，具有高鈣、鎂離子去除率，錳離子損失率小于0.2％。適用于各種離子濃度的含錳廢水處理。
文檔編號C02F5/02GK102276070SQ20111014311
公開日2011年12月14日 申請日期2011年5月27日 優先權日2011年5月27日
發明者伊洋, 宋寶華, 張秋麗, 張翔宇, 朱彤, 楊鶴峰, 王中原 申請人:中節能六合天融環保科技有限公司