申请日2011.05.27
公开(公告)日2011.12.14
IPC分类号C02F5/02
摘要
一种用于分离含锰废水中钙、镁离子的复合试剂，其具体组份特征是，组份Na+含量34～39%，组份Cu2+含量2～4%，组份Fe2+含量1～3%，组份NH4+含量8～10%，组份Al3+含量0.5～1.5%，组份HCO3-含量21～24%，组份F-含量19～22%，组份Cl-含量5～8%，组份SO42-含量0.5～1%。该复合试剂的使用方法是，通过直接干粉加料与原含锰废水混合，或配制成溶液后加入，在配制溶液中该复合试剂所占质量分数为25～40%。该复合试剂与含锰废水混合后，与废水中钙、镁离子发生化学反应以及通过络合、絮凝作用，生成沉淀，经过滤后除去。优点：制备简单，原料来源广泛，适用pH值范围广，具有高钙、镁离子去除率，锰离子损失率小于0.2%。适用于各种离子浓度的含锰废水处理。
权利要求书 [支持框选翻译]
1.一种用于分离含锰废水中钙、镁离子的复合试剂，其特征在于包括如下组份：
组份Na+含量34～39%，组份Cu2+含量2～4%，组份Fe2+含量1～3%，组份NH4+含量 8～10%，组份Al3+含量0.5～1.5%，组份HCO3-含量21～24%，组份F-含量19～22%，组份 Cl-含量5～8%，组份SO42-含量0.5～1%。
2.如权利要求1所述的一种用于分离含锰废水中钙、镁离子的复合试剂的使用方法是 采用化学沉淀法，特征在于在含锰废水中加入由NaF，NH4HCO3，NaHCO3，FeCl2，Al2(SO4)3，NH4F，CuCl2化学试剂配制的复合试剂，反应完全后进行固液分离。
3.如权利要求1所述的一种用于分离含锰废水中钙、镁离子的复合试剂，其使用方法 特征在于，试剂添加量为理论所需添加量的1.0～1.05倍。
4.如权利要求1所述的一种用于分离含锰废水中钙、镁离子的复合试剂，其使用方法 特征在于，待处理含锰废水pH值控制条件为pH值为5～9。
5.如权利要求1所述的一种用于分离含锰废水中钙、镁离子的复合试剂，其使用方法 特征在于，复合试剂加入形式为干粉投加。
6.如权利要求4所述的一种用于分离含锰废水中钙、镁离子的复合试剂，其使用方法 特征在于，复合试剂为配制溶液投加，该复合试剂所占溶液的质量分数为25～40%。
说明书 [支持框选翻译]
一种用于分离含锰废水中钙、镁离子的复合试剂
技术领域
本发明属于废水处理技术领域，特别涉及一种用于分离含锰废水中钙、镁离子的复合 试剂。
背景技术
在锰矿区，矿渣堆厂会有大量废水产生，其废水排放量较大、水质较复杂，含有大量 金属离子，如直接排放，将严重污染环境，同时又造成锰资源的损失。将此废水回收处理 后用于电解锰生产，可实现锰资源的有效利用。但此类废水含有大量钙、镁离子，在处理 过程中会影响后续工艺中所用纳滤膜的效率和寿命，同时还会对电解锰生产工艺造成影 响。
根据部分钙、镁反应生成物浓度积常数小，且远小于对应锰化合物浓度积常数，可用 试剂对钙、镁离子进行沉淀去除，常用的试剂有氟化物、磷酸盐以及碳酸盐试剂，但单独 使用氟化物沉淀剂所生成的氟化钙、氟化镁沉淀物晶粒极小，只有5nm，给后续过滤带来 很大难度，由于沉淀物过滤不完全，会造成原废水溶液中钙、镁沉淀仍存在，导致钙、镁 离子去除率不高，同时由于沉淀晶粒的存在，对于后续纳滤膜会存在堵塞和污染的作用， 严重影响纳滤膜的寿命。另外由于原溶液中锰离子浓度较高，会在局部存在MnF2沉淀， 造成锰离子的损失，而要想达到完全的钙、镁离子去除效果，所需反应时间极长，给实际 工程的实施带来不便，增加投资成本。磷酸盐和碳酸盐沉淀法会造成锰离子的大量损失， 不适合于含锰废水的资源化利用。因此，通过选用一种适合的复合试剂，一方面能够实现 含锰废水中钙、镁离子的高效分离，且锰离子损失率小于0.2%，另一方面能够保证后续过 滤的效率以及资源化利用效率。
其中，浓度积常数表示难溶电解质的饱和溶液中离子浓度幂的乘积。
发明内容
本发明提出一种用于分离含锰废水中钙、镁离子的复合试剂，通过加入配制试剂，能 够实现高钙、镁离子去除率，同时锰离子损失率小于0.2%的目的。
本发明一种分离含锰废水中钙、镁离子的复合试剂，其具体组份特征是，
组份Na+含量34～39%， 组份Cu2+含量2～4%，
组份Fe2+含量1～3%， 组份NH4+含量8～10%，
组份Al3+含量0.5～1.5%， 组份HCO3-含量21～24%，
组份F-含量19～22%， 组份Cl-含量5～8%，
组份SO42-含量0.5～1%
本发明一种分离含锰废水中钙、镁离子的复合试剂的使用方法是，采用化学沉淀法， 在含锰废水中加入配制的复合试剂，一方面能有效促进钙、镁沉淀的形成，并通过试剂中 其它金属离子的絮凝、络合作用促使晶粒快速长大，形成易于过滤的晶体，避免后续工艺 中难过滤的问题存在，提高了钙、镁沉淀的去除率，进而提高了钙、镁离子的去除率;同 时能够抑制锰离子沉淀生成，减少锰离子的损失。反应完全后进行固液分离，进而将溶液 中Ca2+、Mg2+离子去除。其去除钙、镁离子机理如下：
主要反应为：
Ca2++2F-=CaF2↓
Mg2++2F-=MgF2↓
副反应：
Mn2++2F-=MnF2↓
Ca2++CO32-=CaCO3↓
Mg2++CO32-=MgCO3↓
Mn2++CO32-=MnCO3↓
其中，复合试剂中的氟化物与废水中钙、镁离子反应生成氟化沉淀物，碳酸氢盐有助 于氟化钙、氟化镁沉淀晶粒的长大，铝盐、亚铁盐对氟化钙、氟化镁沉淀晶粒有絮凝和络 合作用，铜盐对锰沉淀物的形成具有抑制作用。
如上所述的一种用于分离含锰废水中钙、镁离子的复合试剂，其复合试剂的组份来源 于NaF，NH4HCO3，NaHCO3，FeCl2，Al2(SO4)3，NH4F，CuCl2化学试剂。
如上所述一种用于分离含锰废水中钙、镁离子的复合试剂，其待处理含锰废水pH值 控制条件为pH值为5～9。
如上所述一种用于分离含锰废水中钙、镁离子的复合试剂，其试剂加入形式为干粉投 加或配制成溶液投加。
如上所述一种用于分离含锰废水中钙、镁离子的复合试剂，其试剂投加形式为配制溶 液投加时，该复合试剂所占溶液的质量分数为25～40%。
本发明复合试剂具备以下优点：制备简单，原料来源广泛;适用于各种离子浓度的含 锰废水处理，且适用pH值范围广：5-9;具有高钙、镁离子去除率，通过调节添加量，去 除率可达到100%;能够在保证锰离子损失率小于0.2%的前提下，有效去除原含锰废水中 钙、镁离子，达到分离钙、镁离子的目的。
本发明适用于分离含锰废水中钙、镁离子的复合试剂。
具体实施方式
本发明一种用于分离含锰废水中钙、镁离子的复合试剂，其具体使用方法如下：
配制复合试剂，采用干粉加料时，干粉复合试剂由料仓中通过干粉给料机加入到反应 池内，或采用溶液加料时，配制成25%～40%的复合试剂溶液，通过供给泵加入到反应池 内。之后通过搅拌器搅拌，使复合试剂在池内充分反应一段时间后，溢流进入沉淀池中， 经充分反应后的含锰废水在沉淀池中静置一段时间后，产生Ca、Mg沉淀物。经过滤后， 过滤液进入后续处理，沉淀物进行回收利用处理。
其具体实施例有：
实施例1：选用NaF，NH4HCO3，NaHCO3，FeCl2，Al2(SO4)3，NH4F，CuCl2化学试剂 配制复合试剂，组份选择为：组份Na+含量34%，组份Cu2+含量4%，组份Fe2+含量3%，组 份NH4+含量8%，组份Al3+含量0.5%，组份HCO3-含量21%，组份F-含量22%，组份Cl-含量7%，组份SO42-含量0.5%。
采用干粉加料，复合试剂用量系数1.05，含锰废水10L/h，pH值为6.8，水样初始浓 度：Mn2+浓度4020mg/m3，Ca2+浓度360mg/m3，Mg2+浓度为2020mg/m3。反应时间1h， 沉淀停留时间1h。在上述条件下，Ca2+去除率100%，Mg2+去除率100%。
实施例2：选用NaF，NH4HCO3，NaHCO3，FeCl2，Al2(SO4)3，NH4F，CuCl2化学试剂 配制复合试剂，组份选择为：组份Na+含量36%，组份Cu2+含量2%，组份Fe2+含量1%，组 份NH4+含量8%，组份Al3+含量1%，组份HCO3-含量22%，组份F-含量21%，组份Cl-含量8%，组份SO42-含量1%。
采用溶液添加，复合试剂用量系数1.0，配制成溶液，质量分数为25%，含锰废水 10L/h，pH值为8.5，水样初始浓度：Mn2+浓度4020mg/m3，Ca2+浓度360mg/m3，Mg2+浓度为2020mg/m3。反应时间1h，沉淀停留时间1h。在上述条件下，Ca2+去除率100%， Mg2+去除率99.3%。
实施例3：选用NaF，NH4HCO3，NaHCO3，FeCl2，Al2(SO4)3，NH4F，CuCl2化学试剂 配制复合试剂，组份选择为：组份Na+含量36%，组份Cu2+含量3%，组份Fe2+含量2%，组 份NH4+含量8%，组份Al3+含量0.5%，组份HCO3-含量22%，组份F-含量20%，组份Cl-含量8%，组份SO42-含量0.5%。
采用干粉加料，复合试剂用量系数1.0，含锰废水1m3/h，pH值为8.5，水样初始浓度： Mn2+浓度4020mg/m3，Ca2+浓度360mg/m3，Mg2+浓度为2020mg/m3。反应时间1h，沉淀 停留时间1h。在上述条件下，Ca2+去除率100%，Mg2+去除率98.7%。
实施例4：选用NaF，NH4HCO3，NaHCO3，FeCl2，Al2(SO4)3，NH4F，CuCl2化学试剂 配制复合试剂，组份选择为：组份Na+含量37%，组份Cu2+含量2%，组份Fe2+含量1%，组 份NH4+含量8%，组份Al3+含量0.5%，组份HCO3-含量21%，组份F-含量22%，组份Cl-含量8%，组份SO42-含量0.5%。
采用溶液添加，复合试剂用量系数1.05，配制成溶液，质量分数为40%，含锰废水 1m3/h，pH值为6.8，水样初始浓度：Mn2+浓度4020mg/m3，Ca2+浓度360mg/m3，Mg2+浓度为2020mg/m3。反应时间1h，沉淀停留时间1h。在上述条件下，Ca2+去除率100%， Mg2+去除率99.8%。
实施例5：选用NaF，NH4HCO3，NaHCO3，FeCl2，Al2(SO4)3，NH4F，CuCl2化学试剂 配制复合试剂，组份选择为：组份Na+含量34%，组份Cu2+含量2.5%，组份Fe2+含量2.5%， 组份NH4+含量9%，组份Al3+含量1%，组份HCO3-含量23%，组份F-含量19%，组份Cl-含量8%，组份SO42-含量1%。
采用干粉加料，复合试剂用量系数1.02，含锰废水20m3/h，pH值为6.8，水样初始浓 度：Mn2+浓度4020mg/m3，Ca2+浓度360mg/m3，Mg2+浓度为2020mg/m3。反应时间1h， 沉淀停留时间1h。在上述条件下，Ca2+去除率99.9%，Mg2+去除率97.6%。
