钒钨钛脱硝催化剂再生过程废水脱砷工艺.doc
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1、钒钨钛脱硝催化剂再生过程废水脱砷工艺火电厂排放的氮氧化物(NOX)是大气污染物之一。蜂窝式催化剂作为选择性催化还原(SCR)烟气脱硝技术的核心,大部分火电厂多采用该项技术进行烟气脱硝处理以降低氮氧化物的排放量。砷中毒是造成催化剂失活的主要原因之一,由于燃煤锅炉中含微量的砷,在高温烟气中砷以气态As2O3形式存在,烟气中挥发性的气态砷分子相对于催化剂空隙而言较小,容易进入催化剂的孔隙造成催化剂砷中毒导致失活,从而降低了催化剂的使用寿命。因此,对催化剂进行脱砷处理使其再生利用具有重要意义,采用超声波场下碱浸脱砷的方法能很好的脱除催化剂中的砷化物,然而部分砷化物会进入到溶液当中,对环境有一定的危害,
2、无法直接排放,因此要对含砷的废液进行进一步处理,达标后排放,环境友好。目前,含砷废水的处理方法有化学沉淀法、吸附法、离子交换法和液相萃取法以及新兴的具有发展前途的微生物法等。对于砷含量较高的酸性废水,采用化学沉淀法中的硫化法沉淀砷,可去除废水中约99.9%以上的砷,形成以As2S3为主要成分且含量较高的含砷废渣,有利于综合利用。对于酸度较低的废水,若用硫化法沉淀砷后废水中的砷含量不能达到排放标准,可进一步采用铁盐沉淀法,并经老化处理,生成的砷酸铁盐废渣可以长期堆存,对环境污染影响较小。废液脱砷方法中,化学沉淀法是多种处理方式的综合处理,但由于其需加入大量的化学药剂,产生的大量二次污染废渣较难处
3、理。物化法只能低批量处理浓度较低且成分单一具有有较高回收价值的废水,工业化程度较低。微生物法具有经济高效且无害化的优点,被认为是最具有发展前途的方法,但在实际操作中适合的菌类较难寻找且在处理工程中影响因素较多。随着越来越多的催化剂生产企业关注催化剂再生问题,再生处理过程中产生的含砷废水若不加以处理,无疑会对环境又造成了二次污染。同时,考虑将脱砷处理后的废水循环利用于整个催化剂再生体系,实现循环再利用以降低生产成本。所以,本文对含砷废水中的砷化物脱除进行研究,旨在探索出一种切实可行的工艺方法,达到国家处理废水的排放标准0.5mg/L的要求。1、实验部分1.1 实验原料及仪器一次碱浸:取催化剂样品
4、150mm150mm170mm约1162g,L液=35L,NaOH浓度4g/L(Na+,2.3g/L;OH-,1.7g/L),t=1h,T=6070,一次碱浸后液成分分析如表1所示,用于含砷废液脱砷条件实验研究。由表可知,一次碱浸含砷量为0.65g/L。实验使用的主要仪器设备有:超声波清洗机、DZKW-4型电子恒温水浴锅和真空干燥箱、空压机、ICP分析仪(美国进口)、电热鼓风干燥箱、酸度计、原子荧光。1.2 实验原理砷有三价砷和五价砷两种正化学价态,在富氧环境和中性条件下,以As(V)为主,并且以H2AsO4-和HAsO42-阴离子态存在,而还原性环境中主要是As(),并以H3AsO3形态存在
5、,在砷的无害处理过程中,首先应将As()尽可能氧化成As(V),其主要原因为:As()的毒性较As(V)高出60倍。As()的迁移性强于As(V)。在液相体系中,As()较As(V)更难脱除。亚砷酸盐溶解度高于相应的砷酸盐,因而其环境稳定性也较砷酸盐差。鉴于以上原因,脱砷之前进行As()的氧化是必要的。结合催化剂本身特性要求,处理后的溶液能再次循环用于整个体系,不额外带入杂质,因此选用H2O2作为氧化剂。其反应方程式为:本实验砷沉淀剂选用廉价的CaO。结合石灰沉砷热力学分析可知,碱性越高,已沉淀的砷钙化合物会反溶,故在加入CaO前需适当调节反应pH值引入H2O2后需加入缓冲剂调节反应pH值,再
6、加入CaO进行脱砷。1.3 实验方法实验对脱硝催化剂进行碱浸处理后的废液进行脱砷处理,实验的工艺流程为:首先用双氧水(H2O2)将废液中砷氧化,再加入CaO对废液中的砷进行脱除,研究CaO对废液的脱砷效果。然后对上述工艺进行改进,在一定条件下加硫酸铁调节氧化后溶液pH值后,再加入一定量的CaO并在适宜的条件下对溶液进行处理,得到最终脱砷后的溶液,实验确定的最终简易流程图如图1所示。2、结果与讨论2.1 氧化剂-双氧水加入量对脱砷效果的影响为达到较好的脱砷效果,需将一次碱浸后液中的三价砷氧化成五价砷,再进行脱砷处理。实验条件:取一次碱浸后液300mL,T=常温(约30),分别加入不同量的双氧水H
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