铜酞菁系列颜料废水的减排与资源化工艺研究

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铜酞菁系列颜料是在有机颜料和染料领域得到广泛应用。其生产过程排出的酸性含铜废水是我国主要的重金属污染源之一。本文以循环经济理念为指导,全过程控制、分质处理为原则,对铜酞菁系列颜料生产废水进行了减排与资源化研究,并提出了一套处理工艺。  实验模拟了共用反应器漂洗酞菁蓝B过程,结果表明该方法的酞菁蓝B漂洗水单耗量约为30t/t,与现有漂洗工艺相比下降了45%左右,每生产1吨酞菁蓝B可利用废酸约3.42t,同时减少98%浓硫酸消耗约0.66t。  对铜酞菁系列颜料生产中产生的不同类型含铜废水开展了针对性的研究。采用亚铁氰化盐对几股酸性较大的废水的除铜实验表明,亚铁氰化盐的除铜效果受废水酸度影响较小。对于前期漂洗水按物质的量比M[Fe(CN)6]∶MCu=1∶2投药即可保证达标排放,对于酞菁蓝B废酸投药量应按过量2%为宜,即每吨废酸需要投加约1.69kg亚铁氰化盐。生成的亚铁氰化铜可以通过氢氧化钠溶液处理,得到氢氧化铜沉淀,亚铁氰化盐得以还原并重复使用。对于铜酞菁氨气吸收废水中铜离子,采用硫化钠作为沉铜剂,在pH=5.08时,投药量过量9%,可将废水中铜浓度降至0.5mg/L以下。对于低酸度的后期漂洗含铜废水,采用离子交换树脂法处理。考察了732H型,HD-8 H型、D401H型、Amberlite IRC747 H型四种树脂的对废水中铜离子的吸附交换行为。实验表明四种的交换吸附符合准二级动力学方程;HD-8树脂的平衡交换吸附容量最大,为113.64mg/(g干树脂)。铜离子在HD-8及D401树脂上的交换吸附满足Freundlich吸附等温方程,HD-8H的吸附系数明显大于D401。交换吸附热力学研究表明该两种交换吸附过程均为吸热反应。根据热力学及动力学研究结果,本文采用HD-8H型强酸性苯乙烯阳离子交换树脂处理后期漂洗水中的铜离子。动态交换吸附试验结果表明,HD-8H型树脂可稳定处理294BV废水,出水铜浓度小于0.5mg/L,动态交换吸附容量15.91mg/g。采用5BV10%H2SO4溶液为脱附剂,脱附率可达87%以上。  根据小试实验结果,设计了一套废水减排与资源化工艺流程并对主要构筑物、设备进行计算和选型。  本试验工艺能够从源头控制铜酞菁颜料生产废水的产生,提高废水的回用率,实现废酸和铜的资源化利用,具有很好的工业应用前景。
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