一種新型深度除汞工藝的製作方法

2023-05-06 22:54:51

本發明屬於化工技術領域，涉及工業含汞汙水處理技術，是一種新型的深度除汞工藝。

背景技術：
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氯乙烯(vinyl chloride，VCM)是合成聚氯乙烯樹脂(PVC)的單體，PVC作為五大通用樹脂(PVC、PE、PP、PS和ABS)之一，是一種重要的塑料產品，具有耐磨、耐燃、絕緣、抗腐蝕和機械強度高等諸多優點，廣泛用於建材、纖維、電器、日常用具等各個領域。全球氯乙烯的生產工藝主要可以分為電石乙炔法和乙烯氧氯化法兩種。

目前，電石乙炔法合成PVC工藝路線在我國佔據主導地位。國內一直採用傳統乙炔氫氯化工藝的HgCl2/AC觸媒(催化劑)，有劇毒，每生產1噸PVC平均消耗氯化汞催化劑約1.2kg(以氯化汞含量11％計)。在整個PVC生產流程中HgCl2易升華揮發，PVC合成工段中汞揮發流失從根本上是無法避免的，汞流失量可達500噸/年，流失到大氣、水或土壤中的汞，對環境造成汙染、對人的身體健康造成嚴重傷害，這嚴重製約著乙炔法的可持續發展。此外，我國汞資源相對匱乏，據統計通過開採原生汞礦和汞回收，每年汞供應量約1000～1200噸，且汞資源有枯竭之勢，因而對汞資源的過度消耗也限制了電石法生產PVC的發展。因此，汞資源的過渡消耗和汞汙染已經成為PVC行業可持續發展的瓶頸。

因此，研究開發乙炔氫氯化制PVC中汞觸媒回收工藝，有效的解決汞汙染問題，同時實現汞觸媒的回收再利用，實現生產工藝清潔、低耗，符合我國當前節能減排和發展循環經濟的要求，具有重大的現實意義和深遠的戰略意義。

技術實現要素：
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本發明的目的在於提供一種新型高效含汞廢水處理工藝，採用硫化物沉澱法以及輔助吸附法對含汞廢水進行除汞處理。

本發明採取的技術方案具體包括以下步驟：

1)將工業含汞廢水進行紗網過濾，除去浮遊物和固體沉澱物等雜質，隨後匯集至pH調節池，利用鹼石灰將pH值調節至8～10，經過濾除去鈣渣後的含汞廢液由輸送泵打入反應罐內。

2)向步驟1)所得反應罐中的含汞廢液中加入硫化物沉澱劑，加入量為廢液中汞含量的2～10倍，隨後加入質量分數為0.01％～0.03％的絮凝劑進行充絮凝反應2～5h，反應完全後上 層清液經砂濾罐過濾後得到含低濃度汞汙水的粗濾液和固體殘渣，其中汞質量濃度小於0.06mg/L。

3)將步驟2)所得含汞粗濾液由泵打入到廢水深度吸附處理裝置，並對吸附後汙水進行實施汞濃度檢查，汙水中汞濃度含量符合排放標準直接排放。其中，本工藝中經吸附後的汙水中汞含量小於0.003mg/L，達到汙水排放標準。當深度吸附處理裝置中吸附劑吸附飽和後，再使用脫吸附機對其進行脫吸附處理，使其恢復除汞能力。

4)步驟2)所得HgS沉澱物轉移至汙泥濃縮池，經汙泥濃縮池濃縮後進入固液分離裝置(板框壓濾機)進行分離後得到硫化汞濾餅，將所得HgS固體裝桶密封，回收再利用。

本發明設計汙水pH調節池，所選加入鹼為鹼石灰，價格低廉、易獲得，使汙水處理成本大幅降低；通過添加沉澱劑對汙水中的汞進行沉澱；利用絮凝劑對沉澱物進行凝聚處理；採用吸附裝置對含汞粗液進行深度處理，能夠有效的處理含汞廢水，使汞含量小於0.003mg/L，減少環境汙染；實現汞觸媒的回收再利用，有比較好的應用前景。

附圖說明：

圖為新型深度除汞工藝流程示意圖

圖中：1、含汞廢水；2、pH調節罐；3、絮凝劑；4、反應罐；5、汙泥濃縮池；6、固液分離裝置；7、HgS廢餅；8、濾砂罐；9、吸附裝置；10、合格廢水。

具體實施方式：

根據所附圖1，本實施例包含以下步驟：將工業含汞廢水進行紗網過濾，除去浮遊物和固體沉澱物等雜質，隨後匯集至pH調節池，利用鹼石灰將pH值調節至8.5，並經過濾除去鈣渣後的含汞廢液由輸送泵打入反應罐內，同時向所得反應罐中的含汞廢液中加入硫化鈉沉澱劑，加入量為廢液中汞含量3倍，隨後加入質量分數為0.01％的三氯化鐵和聚合氯化鋁複合比例為1∶1複合絮凝劑，加入量為複合絮凝劑摩爾含量∶汞摩爾含量＝0.5∶1。在絮凝過程中加入聚丙烯醯胺作為助絮凝劑，提升絮凝效率，助絮凝劑摩爾含量∶絮凝劑摩爾含量＝1∶10。絮凝劑進行充絮凝反應2h，反應完全後上層清液經砂濾罐過濾後得到含低濃度汞汙水的粗濾液和固體殘渣，分別將反應罐所得HgS沉澱物轉移至汙泥濃縮池，經汙泥濃縮池濃縮後進入固液分離裝置(板框壓濾機)進行分離後得到硫化汞濾餅，將所得HgS固體裝桶密封；所得含汞粗濾液由泵打入到廢水深度吸附處理裝置，選取活性炭吸附，並對吸附後汙水進行實施汞濃度檢查，汙水中汞濃度含量符合排放標準直接排放。其中，本工藝中經吸附後的汙水中汞含量小於0.005mg/L，達到汙水排放標準，所得達標汙水可經進一步處理後循環利用。

另一實施例不同之處在於利用鹼石灰將pH值調節至9.5，硫化鈉沉澱劑，加入量為廢液中汞含量10倍，加入質量分數為0.02％的三氯化鐵和聚合氯化鋁複合比例為1∶2複合絮凝劑，加入量為複合絮凝劑摩爾含量∶汞摩爾含量＝1∶1，絮凝劑進行充絮凝反應4h。

另一實施例不同之處在於利用鹼石灰將pH值調節至10，硫化鈉沉澱劑，加入量為廢液中汞含量20倍，加入質量分數為0.03％的三氯化鐵和聚合氯化鋁複合比例為1∶3複合絮凝劑，加入量為複合絮凝劑摩爾含量∶汞摩爾含量＝1∶1，絮凝劑進行充絮凝反應5h。

另一實施例不同之處在於所選沉澱劑為硫化銨，所選絮凝劑為聚合硫酸鐵，所選吸附劑為粉煤灰。利用煤炭燃燒副產廢物粉煤灰具有高比表面積的性質特點，將其用作汞吸附劑，實現廢物綜合利用，減少粉煤灰堆積帶來的固體渣汙染，進一步降低經濟成本，綠色環保。

另一實施例不同之處在於所選沉澱劑為硫化鉀，所選絮凝劑為明礬，所選吸附劑為殼聚糖(CS)改性活性炭固體複合吸附劑。活性炭經殼聚糖交聯-化學改性後，汞吸附效果和吸附容量得到極大改善。其中固體複合吸附劑製備方法為：將CS溶解於2wt.％～4wt.％的稀醋酸溶液中配製成5wt.％～10wt.％濃度的溶液，然後將與CS質量比為2∶1～5∶1的活性炭加入到上述溶液中浸泡2～4h將CS負載到活性炭上，最後經固液分離洗滌乾燥後製備出新型固體複合吸附劑。

另一實施例不同之處在於所選沉澱劑為硫化鉀，所選絮凝劑為明礬，所選吸附劑為硅藻土。