氧化鎂煙氣脫硫廢渣在廢水除磷中的應用

韓子華

（山東畜牧獸醫職業學院，山東 濰坊 261061）

廢水除磷的工藝主要有化學法、生物法。而氧化鎂煙氣脫硫廢渣的除磷法就是化學法。由于氧化鎂煙氣脫硫廢渣含有大量的鈣鎂成分，所以對磷有良好的去除效果。同時，鎂離子不會對水體產生污染，是環境友好型除磷劑，在廢水除磷領域中具有良好的應用前景。因此，為氧化鎂煙氣脫硫廢渣除磷奠定理論基礎，對氧化鎂煙氣脫硫廢渣形貌、濃度、除磷影響等進行實驗分析具有重要意義。

1 氧化鎂煙氣脫硫廢渣特性分析

1.1 氧化鎂煙氣脫硫廢渣的形貌特征分析

氧化鎂煙氣脫硫廢渣在溶解后存在氧化鎂、氫氧化鎂、硫酸鎂、氧化鈣、氫氧化鈣等物質，這些物質對廢水除磷具有良好的應用效果。為對氧化鎂煙氣脫硫廢渣的形貌特征進行分析，我們應用了卡爾·蔡司EV018掃描電鏡對氧化鎂煙氣脫硫廢渣和原始硅藻土進行掃描。通過相關分析研究，我們總結出：氧化鎂煙氣脫硫廢渣中的硅藻土表面微孔保存良好，其吸附性與原始硅藻土的吸附性極為相近，所以在除磷過程中可以起到重要作用。

1.2 氧化鎂煙氣脫硫廢渣的比表面積和含水率

為詳細了解氧化鎂煙氣脫硫廢渣結構和特征，我們對其比表面積和含水率進行測試。首先，在比表面積測試中，將氧化鎂煙氣脫硫廢渣進行干燥，然后對其比表面積進行測試，結果表明其內比表面積為13.568m2/g，外比表面積為12.899m2/g。可以判定出：氧化鎂煙氣脫硫廢渣具有良好的吸附性[1]。其次，在含水率測試中，我們先確定了氧化鎂煙氣脫硫廢渣的含水率約為40.1%。在實際使用中，氧化鎂煙氣脫硫廢渣干燥等費用相較于其他除磷劑低。由此可見，氧化鎂煙氣脫硫廢渣在廢水除磷中的應用具有良好的經濟效益。

2 在廢水除磷工作中應用氧化鎂煙氣脫硫廢渣的實驗分析

2.1 實驗藥品的準備

氧化鎂煙氣脫硫廢渣在廢水除磷的實驗中，需要準備以下藥品：H2SO4、NaOH、KH2PO4、C6H8O6、K(SbO)C4H4O6·1/2H2O、(NH4)6Mo7O24·4H2O、HCl、HCOOH、EDTA、K2S2O8等。

2.2 實驗方法的選擇

利用氧化鎂煙氣脫硫廢渣除磷的過程主要分為兩步驟。第一步驟：在酸溶液作用下，使氧化鎂煙氣脫硫廢渣釋放出鈣鎂離子[2]。第二步驟：將溶液調節為堿性，讓鈣鎂離子吸附磷酸根，并與磷酸根反應，生成沉淀物。

在實驗過程中，需要注意以下五點問題：

第一，在研究硫酸用量對鈣鎂離子溶出的影響時，要控制酸溶解的時間不超過30分鐘，當酸解結束后，要進行過濾。

第二，在研究酸解時間對鈣鎂離子溶出的影響時，要控制好硫酸用量。

第三，在研究氧化鎂煙氣脫硫廢渣加量對除磷的影響時，要控制好硫酸用量，并將酸解時間控制在5分鐘之內。

第四，在研究氧化鎂煙氣脫硫廢渣酸堿值對除磷的影響時，沉淀反應時間要控制在15分鐘內。

第五，在研究除磷反應最佳時間時，將沉淀酸堿值控制為10，觀察沉淀的時間為1-7分鐘。

利用氧化鎂煙氣脫硫廢渣除磷的反應式如下：

2.3 檢測方法與檢測儀器的選擇

首先，在檢測水溶液中的金屬離子濃度時，采用了鉑金埃爾默公司的全譜直讀等離子體發射光譜儀進行檢測。其次，在測定水溶液中磷的濃度時，采用了鉬銻抗分光光度法。

3 在廢水除磷工作中應用氧化鎂煙氣脫硫廢渣的實驗結果與討論

3.1 硫酸用量對鈣鎂離子溶出的影響

通過實驗分析，我們發現：硫酸用量與鈣鎂離子的溶出量成正比關系（如圖1），并且當硫酸與氧化鎂煙氣脫硫廢渣質量之比為1:101時，溶出的鈣鎂離子的濃度達到最高。其中，溶出的鈣離子濃度為321mg/L，溶出的鎂離子濃度為999.89mg/L。因此，我們可以得出一個具有指導性的結論：硫酸與氧化鎂煙氣脫硫廢渣的質量比最佳為1:101。

圖1 硫酸用量對鈣鎂離子溶出的影響

3.2 酸解時間對鈣鎂離子溶出的影響

通過實驗分析，針對酸解時間對鈣鎂離子溶出的影響，我們得出結論：溶出的鈣鎂離子的濃度隨著酸解時間的增加而有所提高（如圖2）。但當酸解時間達到4.2min時，鈣鎂離子的濃度不再增加。通過對其他酸解時間實驗的對比分析，我們發現本文中的結論遠遠低于其他實驗結果。這是由于本實驗的氧化鎂煙氣脫硫廢渣中的鈣鎂離子只是附著于硅藻土表面上，沒有深入到硅藻土的內部結構中，所以鈣鎂離子可以直接和溶液中的氫離子發生化學反應。

圖2 酸解時間對鈣鎂離子溶出的影響

3.3 氧化鎂煙氣脫硫廢渣加量對除磷的影響

為達到最佳的除磷效果，我們進行了氧化鎂煙氣脫硫廢渣加量的實驗分析。通過分析，我們得出結論：除磷效果隨著氧化鎂煙氣脫硫廢渣量的增加而提升，當氧化鎂煙氣脫硫廢渣的濃度達到10.05g/L時，除磷效果達到最佳（如圖3）。從這個結論可以看出，不論是從應用角度考慮，還是從經濟綜合角度考慮，氧化鎂煙氣脫硫廢渣加量仍是除磷的最好的方法之一。

圖3 氧化鎂煙氣脫硫廢渣加量對除磷的影響

3.4 沉淀過程的酸堿值對除磷的影響

通過實驗分析，我們發現沉淀過程的酸堿值對除磷效果的影響較大（如表1）。當酸堿值較低時，磷難以沉淀，除磷的效果不理想。但隨著酸堿值的增加，磷開始沉淀，當酸堿值為10時，除磷效果高達99.45%。隨后，我們繼續增加酸堿值，除磷效果又開始下降。因此，沉淀過程的酸堿值在10時，能夠達到最佳除磷效果。

表1 沉淀過程的酸堿值對除磷的影響

3.5 沉淀時間對廢水除磷的影響

由表2可以看出，在沉淀時間為3min時，除磷效果高達98.82%。由于氧化鎂煙氣脫硫廢渣除磷不僅要通過沉淀，而且還伴有凝膠吸附，所以化學反應要經過一定時間才能平衡。從市場上的除磷劑種類看，鎂除磷是效果較好的方式，但這種方式與氧化鎂煙氣脫硫廢渣除磷時間相比要慢很多。所以從工程應用角度來看，氧化鎂煙氣脫硫廢渣在廢水除磷中具有良好的應用優勢。

表2 沉淀時間對廢水除磷的影響

3.6 各類材料除磷費用比較

氧化鎂煙氣脫硫廢渣價格低，相比其他除磷劑，氧化鎂煙氣脫硫廢渣除磷具有極大的經濟優勢，并能夠對生態環境保護起到積極作用（如表3）。

表3 沉淀時間對廢水除磷的影響

4 結語

實驗結果表明，氧化鎂煙氣脫硫廢渣用量為10.05g/L、沉淀和酸解時間為5min、沉淀酸堿值為10時，氧化鎂煙氣脫硫廢渣的除磷效果最佳。同時，與其他除磷劑相比，氧化鎂煙氣脫硫廢渣除磷具有成本低、效果好等特點，在有效解決廢棄物處置問題的同時為企業創造了良好的經濟效益。