碳酸钡除水中硫酸根离子和钙离子
随着淡水资源的日益匮乏,废水零排放、工业用水的回用,以及水的循环经济建设日益受到人们关注,发达国家工业用水的重复利用率为75%~85%,而我国只有30%~40%。我国绝大多数有色冶炼企业的废水均采用传统的石灰中和法处理,该法处理后出水中Ca2+含量高,直接回用时易结垢,是阻碍水回用的关键因素之一。有色重金属废水中Ca2+脱除方法的研究将具有重要的意义。
去除水中硬度的方法大致分为化学方法如:离子交换软化法、石灰软化法、加酸法、加CO2法和阻垢剂法和物理方法如:反渗透和纳滤法、静电水处理法、电子水处理法、涂料法和塑料换热器法。
传统的方法即利用石灰沉淀处理法进行水的软化处理。该法适于水中的硬度基本是碳酸盐硬度,或是有少量永久硬度的水质,不能除去永久硬度。随后石灰纯碱软化水法
问世,它解决了石灰沉淀软化时对永久硬度无能为力的问题,可以使永久硬度被除去。在石灰处理过程中,镁的永久硬度转变为钙硬度,而在纯碱(又称苏打,即碳酸钠)作用下被沉淀除去,该法仍是沉淀软化法。由于提高水的温度可以降低水的残留硬度,因
此,多为热法沉淀软化处理。离子交换软化是用阳离子交换材料把食盐液处理成钠盐,用以吸收水中钙、镁离子,再用食盐液处理被钙镁离子饱和了的阳离子交换材料,使之得到复苏。在出现弱酸阳离子交换树脂后,更多地利用弱酸阳床与钠床联合脱碱软化,可以釆取氡氧并联运行,也可以使用双层床脱碱软化。在循环冷却水方面,使用弱酸阳床处理补充水,有降碱度、除硬度和部分脱盐作用。但是其局限性是只能用于水的硬度基本是碳酸氢盐(只允许有少量永久硬度)的情况。如今,纳滤与反渗透均可实现水的软化,并有较深度脱盐的作用,在技术、经济合理的基础上,有着广阔的发展前景。
近年来,碳酸钡的生产技术有了突飞猛进的发展,原材料利用率不断提高,使碳酸钡成本逐年降低。碳酸钡法除硫酸根的费用最低,每年可为企业带来巨大的经济效益。
碳酸钡是难溶性盐,在溶液中极易沉淀,18℃时在水中的溶解度为0.0022。常温下碳酸钡的溶度积常数为KSP=5.1x10-9。硫酸钡溶度积常数为KSP=1.1x10-10。而碳酸钙的溶度积常数为KSP=2.8x10-9.因此碳酸钡的溶度积分别为BaS04、
CaCO3的46倍和1.8倍。一旦溶液中[Ba2+][CO32-]达到一定数值,就分别形成BaS04和CaCO3沉淀。另外,由于BaS04易于沉淀,使Ba2+不断消耗,破坏了BaCO3的溶解平衡,使得[CO32-]增大,加快了CaCO3沉淀的生成。
综上所述,为了有效解处理废水中的Ca2+、S042-浓度过高的问题,使得处理后的排放水能直接作为间冷开式系统补充水,并结合经济性原理进行考虑,拟采用碳酸钡法去除水中Ca2+、S042-从而达到降低水中硬度和腐蚀性的目的。碳酸钡与硫酸钙反应,理论上可以被很好的去处,但是由于碳酸钡为剧毒品,在做实验研究其除盐、除硬度的过程中,要特别注意,避免中毒。