一種含有高濃度硝酸鈉和/或硝酸鉀水溶液的除鹽方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及環境技術的廢水處理領域，特別是一種含有高濃度硝酸鈉和/或硝酸鉀水溶液的除鹽方法。
【背景技術】
[0002]隨著工業的發展，工業廢水的排放總量急劇增加。精細化工、生物化工、造紙、制革等領域經常會排放含高鹽廢水。高濃度的鹽溶液對生物具有抑制和毒害作用，并使土地鹽漬化，從而危害環境。此外，許多生產工藝中，循環使用的工藝水由于鹽的不斷累積，含鹽量較高，易出現結晶或沉淀，堵塞管路，增加傳熱或傳質阻力，影響工藝的穩定性。
[0003]長期以來，我國對排放水中無機鹽的含量沒有嚴格的限制，隨著環境保護力度的加強，排放水中無機鹽的含量將會受到嚴格的限制。
[0004]硝酸鹽雖然是植物的氮營養來源，但硝酸鹽本身在生物體內的含量較低，因而單位質量的生物所能固著的硝酸鹽的量有限。因此相比于物理和化學處理法，生物處理法在處理高硝酸鹽廢水時效率較低。
[0005]膜分離和蒸發一結晶法是目前的主要脫鹽方法。基于膜分離的脫鹽技術更適用于淡鹽水的脫鹽，當含鹽濃度較高時，能耗、成本急劇增加。而且處理后得到的濃鹽水仍待處理。此外，膜分離所需技術設備價格較高，投資較大。而且膜再生時還將產生相當量的廢水或有機溶劑。而蒸發一結晶法亦需要提供足夠的能量使水汽化，能耗亦較大。

【發明內容】

[0006]本發明的目的是針對上述存在問題，提供一種含有高濃度硝酸鈉和/或硝酸鉀水溶液的除鹽方法，該方法通過加入含鈣試劑、含磷試劑，同時控制含硝酸鈉和硝酸鉀水溶液的pH值和溫度，經過靜置，沉淀后，分離出含硝酸鈉和/或硝酸鉀的沉淀物。
[0007]本發明的技術方案:
[0008]—種含有高濃度硝酸鈉和/或硝酸鉀水溶液的除鹽方法，步驟如下:
[0009]1)在0 — 35°C溫度下，在含有高濃度但低于其飽和溶解度的硝酸鈉和/或硝酸鉀的待處理水溶液中交叉或同時進行如下添加試劑和調節pH值操作:加入含鈣試劑、含磷試劑，控制待處理水溶液pH為6-8.5,得到混合液；
[0010]2)靜置上述混合液直至析出沉淀，分離含硝酸鹽的沉淀物，達到除鹽目的。
[0011]所述含鈣試劑為氧化鈣和氫氧化鈣中的一種或兩種任意比例的混合物，鈣與硝酸鈉和/或硝酸鉀的摩爾比為0.1 — 5:1。
[0012]所述含磷試劑為磷酸、磷酸二氫鈣和磷酸氫鈣中的一種或兩種以上任意比例的混合物，磷硝酸鈉和/或硝酸鉀的摩爾比為0.1 — 5:1。
[0013]本發明開發的含高濃度硝酸鈉和/或硝酸鉀水溶液的除鹽方法，可用于治理高鹽工業廢水，減輕對生物的抑制和毒害作用，減輕環境污染;或降低循環使用工藝水中的含鹽量，保障生產工藝的穩定。本發明的特點是通過對在高濃度硝酸鈉或硝酸鉀環境下生長植物根部的培養和剖析，確定沉淀劑的組成，然后利用沉降的方法脫除硝酸鈉和/或硝酸鉀。通過加入含鈣試劑、含磷試劑，同時控制含硝酸鈉和硝酸鉀水溶液的pH值和溫度，可有效降低硝酸鈉和/或硝酸鉀的含量。
[0014]本發明的優點是:設備簡單、投資小、所用原料經濟易得、操作簡便且未向體系中引入有害元素，因此是一種環境友好型處理工藝;分離出的沉淀亦為有價值的礦物質，可回收使用，兼顧經濟節約和環境保護;該工藝可廣泛應用于精細化工、生物化工、造紙、制革等領域所排放的含高濃度硝酸鈉和/或硝酸鉀的廢水的處理。
【附圖說明】
[0015]圖1為處理高濃硝酸鈉溶液所得沉淀物的XRD圖譜。
[0016]圖2為處理高濃硝酸鉀溶液所得沉淀物的XRD圖譜。
【具體實施方式】
[0017]實施例1:
[0018]在25-30°C下，將16.7g NaN03溶于100mL水中(25°C下NaN03的飽和溶解度約為91gNaN03/100g水)，強烈攪拌下，一邊滴加2.521g 85%H3P04，一邊加入3.679g CaO，控制溶液的pH 7-7.5。加料完畢后，靜置、沉降并過濾除去含硝酸鈉的沉淀物。該沉淀物的XRD圖譜中(見附圖1)，在20 = 29.42° ,31.84° ,35.40°，38.98°等處出現明顯的硝酸鈉的特征衍射峰(參考 PDF#36_1474)。
[0019]沉淀物約重12.8g，經氮元素分析及電感耦合等離子發射光譜(ICP)檢測，沉淀物的N含量為8.28wt%，他含量為13.5%，推測脫除率約為38%。
[0020]實施例2:
[0021]在10-15°C下，將19.0g ΚΝ03溶于100mL水中(10°C下ΚΝ03的飽和溶解度約為21gKN03/100g水)，強烈攪拌下，分批加入6.8g Ca(H2P04)2.H20和4.4gCa(0H)2，控制溶液的pH7.5-8.0。滴加完畢后，繼續攪拌1小時。之后，靜置、沉降并過濾除去含硝酸鉀的沉淀物。該沉淀物的XRD圖譜中(見附圖2)，在20 = 23.42° ,29.24° ,32.22° ,33.70°，41.02°等處出現明顯的硝酸鉀的特征衍射峰(參考roF#05-0377)。
[0022]沉淀物約重18.1g，經元素分析N含量為7.38wt%，K含量約為20.5wt%，推測KN03脫除率約為50.5%。
[0023]實施例3:
[0024]室溫下，將10g ΚΝ03溶于100mL水中，一邊滴加30g 85%H3P(k，一邊加入12.0gCaO，強烈攪拌并控制溶液的pH 8-8.5。加料完畢后，繼續攪拌0.5小時。之后，靜置、沉降并過濾除去含硝酸鉀的沉淀物。所得沉淀物的XRD圖譜與附圖2相似。
[0025]沉淀約重35.6g，經元素分析N含量為1.lwt%，K含量為2.8wt%,推測ΚΝ03脫除率約為28.3%
[0026]實施例4:
[0027]室溫下，將25g NaN03溶于100mL水中，攪拌下分批加入10gCaHP04，同時滴加85%Η3Ρ04，控制pH 6-7。完畢后，繼續攪拌1小時。之后，靜置、沉降并過濾除去含硝酸鈉的沉淀物。所得沉淀物的XRD圖譜與附圖1相似。
[0028]沉淀物約重11.lg，經元素分析N含量為3.2wt%,Na含量約為4.9wt%,推測NaN03脫除率約為8.1%。
【主權項】
1.一種含有高濃度硝酸鈉和/或硝酸鉀水溶液的除鹽方法，其特征在于步驟如下: 1)在0— 35°C溫度下，在含有高濃度但低于其飽和溶解度的硝酸鈉和/或硝酸鉀的待處理水溶液中交叉或同時進行如下添加試劑和調節pH值操作:加入含鈣試劑、含磷試劑，控制待處理水溶液pH為6-8.5,得到混合液； 2)靜置上述混合液直至析出沉淀，分離含硝酸鹽的沉淀物，達到除鹽目的。2.根據權利要求1所述含有高濃度硝酸鈉和/或硝酸鉀水溶液的除鹽方法，其特征在于:所述含鈣試劑為氧化鈣和氫氧化鈣中的一種或兩種任意比例的混合物，鈣與硝酸鈉和/或硝酸鉀的摩爾比為0.1 — 5:1。3.根據權利要求1所述含有高濃度硝酸鈉和/或硝酸鉀水溶液的除鹽方法，其特征在于:所述含磷試劑為磷酸、磷酸二氫鈣和磷酸氫鈣中的一種或兩種以上任意比例的混合物，磷硝酸鈉和/或硝酸鉀的摩爾比為0.1 — 5:1。
【專利摘要】一種含有高濃度硝酸鈉和/或硝酸鉀水溶液的除鹽方法，步驟如下：1)在0－35℃溫度下，在含有高濃度但低于其飽和溶解度的硝酸鈉和/或硝酸鉀的待處理水溶液中交叉或同時進行如下添加試劑和調節pH值操作：加入含鈣試劑、含磷試劑，控制待處理水溶液pH為6－8.5，得到混合液；2)靜置上述混合液直至析出沉淀，分離含硝酸鹽的沉淀物，達到除鹽目的。本發明的優點是：設備簡單、投資小、所用原料經濟易得、操作簡便且未向體系中引入有害元素；分離出的沉淀亦為有價值的礦物質，可回收使用，兼顧經濟節約和環境保護；該工藝可廣泛應用于精細化工、生物化工、造紙、制革等領域所排放的含高濃度硝酸鈉和/或硝酸鉀的廢水的處理。
【IPC分類】C02F1/66, C02F101/16, C02F1/52
【公開號】CN105481071
【申請號】CN201610012945
【發明人】孫波, 李雪, 萬鈞, 張春雪, 吳新世, 王萍, 黃玉平, 李霞
【申請人】天津理工大學
【公開日】2016年4月13日
【申請日】2016年1月8日