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第 32 卷第 2 期2004 年 4 月苏化工江Vol . 32 No. 2 Jiangsu Chemical Industry Apr. 2004 专题论述氧化镁、氢氧化镁在环保领域中的应用郭如新①( 天津碱厂 ,天津 300450)摘要 : 评述了氧化镁、氢氧化镁在环境保护领域中应用的近期进展 ,包括废水中重金属脱除、印染废水脱色、废水脱磷、烟气脱硫、造纸厂纸浆精制 ,并展望了发展前景。
关键词 : 氧化镁 ; 氢氧化镁 ; 环境 ; 应用 ; 评述中图分类号 :X703 ;X701. 3 文献标识码 :A 文章编号 :1002 - 1116 (2004) 02 - 0001 - 04Vaugham 在 1994 年首次称氢氧化镁为绿色自安全中和剂以来 ,氧化镁 ( 轻烧氧化镁) 、氢氧化镁因 (pH 值最高不超过 9) , 较高为具有较强的缓冲性能的活性和吸附能力 , 以及处理使用安全可靠不具腐蚀性等独特性能 , 作为一种环境友好型的第三种碱的弱碱 ,在环境领域得到了广泛的应用。
笔者就近 5 年来镁制剂在工业废水处理 , 包括重金属脱除、印染废水脱色、废水脱磷 , 以及烟气脱硫、造纸浆液精制等方面的应用情况作一简要的综述与分析。
离子的脱除处理也增强 ; 铜、铅离子在水镁石上的吸附量随其浓度的增大而增大 ; 铜、铅离子共存会导致竞争吸附 ,从而会降低它们在水镁石上的吸附量。
水镁石能脱除酸性废水中的多种重金属离子。
在处理大冶有色金属冶炼厂废水时 , 粒径 < 30 μ m 水镁石粉用量 8 g/ L 、 75 μ的用量为 16 g/ L 时 , < m 处理废水中四种重金属全部达到外排标准。
水镁石粒度越小 ,处理效果越好。
对于丹宁厂排放的含铬 ( Cr3 + ) 废水 , 可用氧化镁和絮凝剂作联合处理 , 能有效地脱除铬和悬浮固体物。
最佳处理条件是 : 脱除每克铬氧化镁用量 1g ,絮凝剂 0. 23 g ,温度为 80 ℃,悬浮物混合时间为 11 工业废水处理111 重金属脱除对于含铅废水可用粉状氧化镁、粉状氢氧化镁或氢氧化镁乳液作处理剂 ,既可中和废水中的酸 ,又可使铅离子形成沉淀并通过氢氧化镁的吸附作用进一步去除。
原水 pH = 2 , 铅离子含量 25 mg/ L , 处理后出水 pH = 7 ,铅离子含量 1. 0 mg/ L ,铅的脱除率在邵磊 [2 ] 等利用产于丹东的水镁石 ( 天然氢氧化96 %以上 ,经处理后的废水可达排放标准[1 ] 。
镁) 对酸性溶液中铜、铅等重金属离子脱除效果进行了研究 ,并应用在大冶有色金属公司冶炼厂含铜、铅、、锌镉废水的处理上 , 溶液 pH 值、、铜铅离子浓度以及铜、铅离子共存 ,均对水镁石脱除重金属的效果产生影响。
随着溶液 pH 值增大 ,水镁石对铜、铅①收稿日期 :2003 - 12 - 23作者简介 : 郭如新 (1935 - ) ,男 ,天津碱厂技术开发部高级工程师,多次荣获国家、、部市级科技成果奖 ,发表专著 5 部 ,论文 90 余篇。
电话 :022 - 66312130 。
～2 h ,pH 值为 6. 5～617 ,然后用过滤法分离 [3 ] 。
两种不同来源的氢氧化镁可用于含盐废水中重金属离子的脱除 ,一种由氯化镁和烧碱制得 ,另一种由轻烧氧化镁经水合法制得。
铜、、 ( 三价 ) 、铁铬铅除能力相对较弱。
水合法氢氧化镁可提供较好的过滤性能 ,但沉降速度较慢。
王晖 [4 ] 用菱镁矿( 含 MgCO3 98. 56 %) 作净化剂 , 处理高浓度含铬废水 , 在较低用量 ( 2 kg/ m3 ) 下 , 能和锌几乎可全部脱除 ,镍、镉仅当氢氧化镁过量时方 ( 二价) 和汞不适用 ,铬 ( 六价) 必须在处有效 ,对于锰理前脱除。
络合剂如EDTA 和氨的存在对铜和铅的脱除有干扰 ,但对铁无影响。
来自氯化镁和烧碱的氢氧化镁沉淀有利于改善过滤和沉降性能 , 但其脱2苏化工江 2004 年 4 月够处理浓度为 100 ～ 190 mg/ L 的含铬废水 , 处理后的清液含铬量小于 014 mg/ L ,铬脱除率在 9916 %以上。
同时还具有沉降速度快、污泥体积小等特点。
此外 , 金属加工厂排放的含有铜等重金属离子的废水既可用氧化镁、氢氧化镁 , 也可用铝碳酸镁 [5 ] ( 水滑石) 脱除。
氢氧化镁或碱式硫酸镁 [ MgSO4 ? 5Mg (OH) 2 ) ? 2O ] 可作为吸附剂脱除金属抽丝厂废 3H 水中的铜 [6 ] 。
也可用白云石(MgCO3 ? CaCO3 ) 脱除不同工业废水中的铁、铜和锌等金属离子。
112 印染废水脱色近年来国内外开展了镁剂脱色的多项研究 , 其600 mg/ L ,pH 值为 11 的条件下 , 脱色率在 98 % 以镁对环境无影响。
Soldatkina [11 ] 研究了氢氧化镁对水溶性染料 ( 酸性、、 ) 的吸附规律。
这些染料能有效地被碱性直接氢氧化镁吸附 ,从硫酸镁制得者较从氯化镁制得者更为有效。
并探讨了不同染料被氢氧化镁吸附的热力学参数和 Langmuir 常数。
被试废水中的染料包括 : 酸性橙、酸性红、直接红和直接橙。
[12 ] Boon 比较了镁盐、硫酸铝和聚合氯化铝处理印染废水的特点、优势 ,氯化镁较之后两者具有很多优越性 ,且能减少沉淀物沉降时间。
对 Prai ( 马来西亚) 印染厂废水处理结果显示 : 脱色率 9719 % ,COD 和悬浮物脱除率分别为 8814 %和 9515 % 。
用镁剂诸如氢氧化镁、轻烧氧化镁、白云石灰( CaO? ) 脱磷除铵效果显著。
例如 : 处理 < 1 200 MgOmg/ L 的污水和废水 , 磷的去除率在 90 %以上 ; 用轻原理是利用镁盐和碱生成带正电荷的氢氧化镁沉淀 ,强烈吸附带负电荷的阴离子染料而使染料废水得以脱色。
镁盐脱色工艺简单、成本低廉、处理剂来源广泛 ,易于实施。
嵇鸣等 [7～9 ] 针对某厂废水 ( 黑色 ,pH 值9 ～ 10 , 色度 150～250 , 悬浮固体浓度100～ 200 mg/ L , 染色成分为直接灰、直接耐晒蓝和染整助剂等 ) , 采用氢氧化镁进行脱色处理 , 考察了 pH 值、镁盐加入量、固液分离方法等对脱色效果的影响 ,结果表明 ,氢氧化镁具有良好的脱色效果 , 在镁盐添加量为上 ,氢氧化镁对直接灰染料的饱和吸附量为 2. 1221 g/ g 。
最近又提出了用氢氧化镁吸附 - 陶瓷膜微滤相结合的方法处理印染废水 ,得出如下结论 : ( 1) 采用氢氧化镁吸附处理和陶瓷膜微滤处理活性染料废水在技术上是完全可行的 ,在一定的条件下 ,011 μ m μ膜脱色率可达 98 %以上。
( 2 ) 合适的处和 110 m 理条件为 : 选用 110 μ膜 , 镁盐添加量为 600 ～ 800 m mg/ L ,pH 值为 11 ～ 12 , 操作压力 0115 MPa , 错流速度 3～5 m/ s 。
( 3) 采用氢氧化镁吸附与无机膜微滤件下 , 脱色率在 91 %以上。
在相同条件下 , 镁盐法的脱色效果优于铁盐法 , 且因铁盐法残留铁的耗氧而使排放液浊度增高 , 溶解氧降低。
而镁盐法残留相结合处理印染废水在工艺上具有一定的优点 , 镁盐吸附可在微滤储槽中直接进行 , 可实现一体化快速分离 ,出水澄清透明 ,有可能作为印染用水回收使用。
路平等 [10 ] 对于酸性蓝纳洒脱蓝 ( 红) 废水 ,含有活性紫K - 3 R ,活性红 K - 2 BP 和活性橙 K - G 等N 染料混合废水以及含有多种印染助剂的废水 , 用镁盐作处理剂进行脱色处理 , 具有良好的脱色效果。
在镁盐添加量为 600 mg/ L ,pH 值1110 ～ 11. 5 的条113 废水脱磷、脱铵烧氧化镁 ,铵脱除率达到 93 % ; 用白云石灰脱除磷、铵时 ,pH 值在 810 ～ 814 之间效果更好 , 不能低于 715 ,以利于磷酸铵镁( struvite , MgNH4 PO3 ? 2O) 的 6H 生成。
ρ(NH4+ ) > 100 mg/ L , n ( NH4+ ) / n ( PO3 - ) ≥的 1 450～60 mg/ L待处理料液 , 添加氢氧化镁200 ～ 400 mg/ L ,无论是试剂级还是回收氢氧化镁 , 磷脱除率均在 84 %～93 %之间 ; ( 2) 氢氧化镁可加速厌氧液2 烟气脱硫工业废水 , 可用氢氧化镁或氯化镁处理 , 控制 n (Mg2 + ) / n ( PO3 - ) ≥ , 在 pH = 715 的条件下搅拌混 1 4 合形成磷酸铵镁 ,进而将磷和铵脱除 ,生成的沉淀物经过滤分离回收用作肥料 [13 ] 。
Wu [14 ] 研究了利用氢氧化镁脱厌氧泥浆中含磷养分的方法 , 得出如下结论 : ( 1 ) 对于含 PO3 - - P 4浆的消解过程 , 在经过改进的消解器中 , 总悬浮物 ( SS) 、挥发性悬浮物、 COD 和可溶性 COD 均有较总大幅度的降低 ; ( 3) 氢氧化镁可改善消解泥浆的过滤性能 ; ( 4) 用氢氧化镁脱除厌氧泥浆中的磷养分是行之有效的 ; ( 5) 从降低处理过程成本出发 ,使用从热电厂烟气脱磷作业中得到的回收氢氧化镁作处理剂 ,对城市废水处理厂来说 ,氢氧化镁具有潜在的应用价值和光明的前景。
最近日本荷原公司还发表了 2 件有关两段和多段镁剂废水脱磷的专利[15 ,16 ] 。
首先采用镁剂按湿法作业进行烟气脱硫的是日本 ,到上世纪 90 年代初已有数 10 套装置投入运行。
第32 卷第 2 期郭如新 : 氧化镁、氢氧化镁在环保领域中的应用3由于镁剂脱硫具有技术先进、经济合理、装置易于维护和检修、连续作业运转安全可靠、不产生石膏结垢、副产物硫酸镁或回收利用或无污染排放等诸多优点 ,日本三菱重工、石川岛播磨重工 ( IHI) 、东洋工程等公司竞相开发这一技术。
随着镁剂脱硫装置的日趋增设 ,过去 20 多年来每年消耗在烟气脱硫领域中的料浆状氢氧化镁在 70～80 万 t 左右 ,相当 18～ 20 万 t 轻烧氧化镁 [17 ] 。
从另一方面也促进了日本料浆状氢氧化镁产品的研发和生产。
从 1996 年日本氢氧化镁总产量的 44 万 t ( 干基) ,增加到 1999 年的4916 万 t ,而用于烟气脱硫方面的氢氧化镁分别为 1613 万 t 和 2618 万 t ,前者占总量的3711 % ,后者占 5410 % ,是国外镁剂脱硫规模最大、镁剂用量最 [18 ] 多的国家。