一種磷化氫氣體反應吸收后化學處理廢液滿足排放標準工藝方法的探究

摘 要：磷化氫是一種劇毒有惡臭味氣體，國家相關法規嚴格規定了磷化氫氣體的排放標準。本文主要介紹了磷化氫氣體的應用、發展以及磷化氫凈化新技術工藝及廢水處理工藝原理和工藝分析總結。

關鍵詞：磷化氫；廢液；廢水處理工藝

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.14.011

1 磷化氫氣體的應用

20世紀50年代末歐洲首次進行磷化氫熏蒸試驗，隨后美國和日本也進行了類似的研究，1975年磷化氫正式成為煙草工業可利用的熏蒸劑之一。但由于現在還沒有發現比其更具優越性的可以取代它的新品種，在目前和今后的一定時期內，它仍將是人類防治儲藏物害蟲的最重要最常用的手段之一。

“磷化氫熏蒸對泰國香米安全儲存的研究”《糧油倉儲科技通訊》2008年第4期曾報道，采用10g/m3高濃度磷化氫熏蒸后，在香米中檢測不到磷化氫殘留。對其食用品質指標基本不產生影響。

我國煙草行業目前還沒有制定“磷化氫在煙草及煙草制品中殘留限值”的標準，但是國家《糧食衛生標準》GB2715-2005中，對原糧和成品糧中磷化氫的殘留進行了規定，磷化物（以ph3計）最大殘留量≤0.05mg/kg。世界其他國家制定的在煙草干葉上的最大允許殘留量為磷化氫，0.1mg/kg（匈牙利政府，1997）。歐美許多國家都未制定磷化氫在煙草及煙草制品上的最大允許殘留量限值。

2 磷化氫凈化技術的發展

磷化氫氣體是一種具有穿透性、有毒害性氣體，當人體在高濃度磷化氫氣體中，會產生精神性窒息死亡。為了使倉庫熏蒸具有環保及遠離對人體危害的影響，我們必須對磷化氫熏蒸氣體進行處理。

近些年來，國內PH3凈化技術方法很多，可分為濕法和干法兩類。其中濕法主要是利用PH3的還原性在吸收塔內用氧化劑處理PH3的液相氧化還原法，它主要包括濃硫酸法、高錳酸鉀法、次氯酸鈣法、過氧化氫法、磷酸法和漂白精法。而干法是利用PH3的還原性和可燃性，用固體氧化劑或吸附劑來脫除PH3或將其直接燃燒等。但根據目前研究和試驗結果來看，固體吸附法（干法）來脫除磷化氫氣體不是很徹底，吸收效率不能夠完全達到90%，而采用化學吸收法（濕法）通過磷化氫與氧化劑發生氧化還原反應生成磷酸鹽和次磷酸鹽等無機鹽類可以徹底脫除磷化氫氣體達到95% 以上。

然而化學反應后的廢水中的其它有關指標，如SS（固體懸浮物）、PH（酸堿測定）、COD（化學需氧量）、總磷、總鹽等均能達到GB8978-1996《綜合污水排放標準》中的三級以上排放標準，但要滿足一級排放標準還需進一步進行反應研究。

3 磷化氫凈化新技術工藝及廢水處理工藝原理

采用的吸收劑為漂白粉，化學名稱為次氯酸鈣，作為凈化吸收劑已經廣泛應用于造紙、印染、消毒、化工等領域，且獲取容易，價格便宜。次氯酸鈣具有強氧化劑。遇水或潮濕空氣會引起燃燒爆炸。與堿性物質混合能引起爆炸。接觸有機物有引起燃燒的危險。受熱、遇酸或日光照射會分解放出刺激性的氯氣。磷化氫氣體凈化技術，就是需要次氯酸鈣的強氧化劑與磷化氫氣體發生氧化還原反應，方程式如下：

PH3+2Ca（ClO）2 =H3PO4+2CaCl2

只是在反應過程增加一種反應有機催化劑HR，這種催化劑有利于反應正向進行，由于在堿性環境下，ClO-和Cl-很容易發生歸中反應，生成Cl2。氯氣是一種有毒有害、高腐蝕的氣體，為了減少后續除氯氣，本反映有機催化劑HR有可與產生氯氣反應生成R鹽和次氯酸，由于氯氣反應量大，所以需要經常增加HR有機溶劑。

根據本反應我們可以知道，最終產物有R鹽、磷酸鹽、氯化鹽等鹽分，還有過量的次氯酸鈣，污水凈化工藝中，絮凝和沉析都是極為重要的，但絮凝是用于改善沉淀池的沉淀效果，而沉析則用于污水中溶解性磷的去除。隨著沉析物的增加及較小的非溶解性固體物聚積成較大的非溶解性固體物，使穩定的膠體脫穩，通過速度梯度或擴散過程使脫穩的膠體互相接觸生成絮凝體.最后通過固—液分離步驟，得到凈化的污水和固一液濃縮物（化學污泥），達到化學除磷的目的。

根據化學沉析反應的基礎，為了生成磷酸鹽化合物，用于化學除磷的化學藥劑主要是金屬鹽藥劑。出于經濟原因，用于磷沉析的金屬鹽藥劑主要是Fe3+、Al3+和Fe2+鹽和石灰，這些藥劑是以溶液和懸浮液狀態使用的，但是鐵離子和亞鐵離子存在顯色反應，石灰但不利于磷化氫凈化反應，所以我們采用可溶性鋁鹽，反應式如下：

Al3++PO43-→AlPO4↓，需要調整pH=6～7

鋁鹽特殊化學性質會形成大塊的絮凝體，這對于沉析產物的絮凝是有利的，同時還會吸附膠體狀的物質、細微懸浮顆粒。

需要注意的是有機物HR在以化學除磷為目的化學沉析反應中的沉析去除是次要的，但在分離時有機性膠體以及懸浮物的凝結在絮凝體中則是決定性的過程。

沉析效果是受PH值影響的，對于鋁鹽為6.0～7.0，因為在以上PH值范圍內AIPO4的溶解性最小。

4 工藝分析與總結

根據國內倉儲行業對產業環保要求的提高，我國環保政策的高品質、高標準要求，則該工藝滿足以下特點：

（1）采用國內領先環保技術，結合各行業設備間的特點，我公司這種技術完全滿足行業需求多功能多級設備凈化處理。

（2）資源充分回收利用，優先于治理后排放的原則。

（3）處理費用（投資與運行費），技術水平與環境效果協調優化的原則。

（4）處理深度與環境保護相一致的原則。

（5）處理方案與“三廢”特性，由于金屬鹽藥劑的投加會使污水處理廠出水中的Cl離子含量增加，但能除去大部分鹽，使SS、PH值、COD、總鹽和總磷含量下降，滿足環境條件相適應的原則。

（6）處理工藝原理，符合國家、省、市環保有關規定。

作者簡介：汪文濤（1987-），男，湖北人，本科，初級工程師，研究方向：化學工程。