聯堿工藝鹵水精制絮凝劑的研究

李治水，王松曉，楊久利，龐栓林，謝智勇

（天津渤化永利化工股份有限公司，天津 300457）

聯堿生產工藝中在洗鹽工序通常加兩堿和絮凝劑除去原鹽中泥沙及鈣、鎂等雜質，洗滌過程中產生的污鹵經過澄清，濁度低于150NTU的清液可用于真空制鹽。我公司現使用聚丙烯酰胺作為絮凝劑，絮凝后的鹽泥在壓濾過程中容易出現濾餅壓濾不成形、濾餅水含量過大等問題，影響濾餅的運輸、使用及現場環境。因此，重新選擇絮凝劑是當前亟待研究的一項課題。

目前，水處理中所用的絮凝劑主要包括無機絮凝劑、有機絮凝劑、生物絮凝劑和復合型絮凝劑等［1－3］。絮凝劑的選擇與處理溶液中雜質的類型及pH等有關，如果絮凝劑選擇不當，不僅會影響溶液澄清效果，還會影響壓濾工序，因此，污鹵處理中選擇合適的絮凝劑至關重要。

1 現場污鹵分析情況

原鹽精制工序產生的污鹵進行定期取樣檢測，主要成分含量如表1所示。

2 實驗內容

由污鹵相關數據初步判斷可使用以下絮凝劑進行實驗：聚丙烯酰胺（PAM）、氧化鈣、聚合硫酸鐵絮凝劑、聚合氯化鋁絮凝劑（PAC）、ST絮凝劑。

使用我公司聯堿工藝中原鹽工序污鹵進行實驗，分別考查上述絮凝劑的絮凝效果及最佳用量，在此基礎上考查不同絮凝劑過濾形成濾餅時的濾水速率及使用不同絮凝劑時是否引入雜質。

表1 污鹵數據報表

3 實驗原理

絮凝過程是微小的膠體顆粒和懸浮物顆粒在膠體物質或者電解質的作用下，中和顆粒表面電荷，降低或消除顆粒之間的排斥力，使顆粒結合在一起，體積不斷變大，當顆粒聚集使體積達到一定程度時（粒徑大約為0.1mm時），便從水中分離出來。

4 實驗結果與討論

4.1 絮凝劑的選擇及用量

4.1.1 聚丙烯酰胺

分別取250mL污鹵（濁度為1 500NTU），通過實驗分別測定沉降時間為30s、3min、5min時聚丙烯酰胺絮凝劑的最佳加入量，實驗結果如圖1所示。

圖1 聚丙烯酰胺絮凝劑實驗結果

分析圖1，可以得出以下結論：

1）沉降時間為30s時，溶液濁度隨絮凝劑加入量的增多而增大，得到的上清液濁度均大于150NTU，不符合要求。可能是由于加入絮凝劑后時間過短，絮凝物來不及沉淀，隨著絮凝劑用量的增大，瞬間產生的沉淀較多，來不及下沉，因此上清液的濁度較高。

2）當沉降時間為3min和5min時，溶液濁度隨絮凝劑加入量的增多而減少，且沉降時間越長，絮凝劑的最佳用量越少。

4.1.2 氧化鈣

分別取250mL溶液，使用氧化鈣作為絮凝劑，加入不同質量的氧化鈣，隨著沉降時間的延長，觀察溶液濁度的變化。實驗結果如圖2所示。

圖2 氧化鈣絮凝劑實驗結果

由圖2可以得出以下結論：

1）當氧化鈣加入量為5g／L時，溶液濁度隨著沉降時間的延長而降低，可能是因為沉淀逐漸下降引起溶液濁度降低。

2）隨著氧化鈣加入量的增多，溶液的初始濁度降低，但是隨著時間的延長，溶液濁度隨氧化鈣加入量的增多而變大。這可能是由于氧化鈣加入量過大時，在水中不能全部溶解，使溶液變渾濁。

3）由表中數據可以看出使用氧化鈣作為絮凝劑不能達到溶液澄清度要求。

4.1.3 聚合硫酸鐵絮凝劑

分別取250mL溶液，使用液體聚合硫酸鐵作為絮凝劑，加入不同量的聚合硫酸鐵絮凝劑（1%），隨著沉降時間的延長，觀察溶液濁度的變化。實驗結果如圖3所示。

圖3 聚合硫酸鐵絮凝劑實驗結果

由圖3可以看出隨著硫酸鐵加入量的增多及沉降時間的增大，溶液濁度下降，且使用少量的硫酸鐵絮凝劑即可得到較好效果。

4.1.4 PAC絮凝劑

分別取250mL溶液，加入不同量的PAC絮凝劑，觀察不同沉降時間時溶液濁度的變化。實驗結果如圖4所示。

圖4 PAC絮凝劑實驗結果

由圖4可以看出使用PAC作為絮凝劑時，隨著PAC加入量的增多及沉降時間的增大，溶液濁度下降，且濁度隨著沉降時間的延長變化不大，表明使用PAC絮凝劑時，可在較短時間內進行沉降。

4.1.5 ST絮凝劑

分別取250mL溶液，加入不同量的ST絮凝劑進行實驗，觀察不同沉降時間時溶液濁度的變化。實驗結果如圖5所示。

圖5 ST絮凝劑實驗結果

由圖5可以得出以下結論：ST絮凝劑加入量較少時，溶液濁度較高，隨著沉降時間的增加溶液濁度逐漸降低。隨著ST加入量的增大，溶液濁度先降低，后升高。可能由于ST絮凝劑加入過量會起到分散作用，影響絮凝效果。

4.2 不同絮凝劑得到濾餅的濾水速率

濾餅的濾水速率對壓濾過程有重要影響，濾水速率越快，壓濾越容易成型。因此通過實驗測定使用不同絮凝劑時得到濾餅的濾水速率。通過實驗可以看出使用不同的絮凝劑基本都可滿足溶液的濁度要求，分別取500mL溶液，在每種絮凝劑的最佳用量時測定相同時間內濾餅的濾水體積，體積越大則濾水速率越快。實驗結果如表2所示。

表2 不同絮凝劑濾餅濾水速率

通過實驗可以看出在相同的時間內，使用聚合硫酸鐵和PAC作為絮凝劑時得到的濾液體積最大，濾餅濾水速率較快。

4.3 絮凝劑對水質的影響

分別取250mL溶液，根據上述實驗結果，按照3min時最佳加入量添加絮凝劑，沉淀完全后，使用ICP檢測溶液中鐵和鋁的含量。結果如表3所示。

表3 不同絮凝劑對水質的影響

由上表看出，在絮凝劑最佳加入量時，得到的溶液中鐵離子和鋁離子含量都極低，且相差不大，表明小試實驗中使用適量的無機絮凝劑不會引入雜質離子。

4.4 沉降時間對絮凝效果的影響

由小試實驗可以看出，處理污鹵使用氧化鈣作為絮凝劑不能達到澄清效果。使用其他絮凝劑處理時，如果使用同種絮凝劑用量相同，則隨著沉降時間增長，促進溶液中的膠體顆粒和懸浮顆粒的結合，使顆粒體積不斷變大，體積達到一定程度時，便從水中分離出來，可以達到較好絮凝效果。

4.5 使用不同絮凝劑優缺點比較

經過以上實驗可以看出氧化鈣作為絮凝劑不能滿足要求，其余四種絮凝劑均可達到清液要求，對這四種絮凝劑的優缺點進行比較，如表4所示。

表4 不同絮凝劑比較

5 結 論

由上述實驗可以看出，在處理聯堿工藝中原鹽工序污鹵時，與其它幾種絮凝劑相比，使用聚合硫酸鐵或者聚合氯化鋁作為絮凝劑，得到的濾液符合濁度要求、濾餅濾水速率較快，且溶液中不會引入新的雜質。因此，可在小試實驗的基礎上進一步進行生產實驗，觀察使用聚合硫酸鐵或者聚合氯化鋁作為絮凝劑時對溶液澄清度及壓濾過程的影響。

［1］ 潘素娟，何玉鳳，李剛，等.生物大分子絮凝劑BF－SVI－SD的絮凝性能［J］.水處理技術，2008，34（8）：38－41

［2］ 陳邵斌，向麗.復合離子聚合物對絮凝效果的影響分析［J］.鉆采工藝，2002，25（5）：105－107

［3］ 李京.綠色絮凝劑的合成與處理天然氣鉆井廢水的應用研究［J］.鉆采工藝，2007，30（1）：114－116