第４３卷第１２期 ２０１１年１２月 无机盐工业 ＩＮＯＲＧＡＮＩＣ ＣＨＥＭＩＣＡＬＳ ＩＮＤＵＳＴＲＹ ５５ 菱苦土处理铵氮废水的研究 肖景波，王朋涛。胡彩华，王卫东 （南阳新世纪硼镁工业技术研究所，河南南阳４７３０００） 摘要：在以氨或碳铵法工艺制备镁盐过程中有大量的铵氮废水产生，对环境造成了污染。为了寻找铵氮废 水的合适的综合利用途径，以菱苦土为分解剂与废水中的铵盐反应，研究了菱苦土加入量、反应时间和温度条件对 废水中铵盐分解率的影响。结果表明，在优化工艺条件下铵盐分解率达到９０％以上。优化工艺条件的确定，为以 氨法制备氢氧化镁或以碳铵法制备碱式碳酸镁生产过程中工艺废水的处理奠定了理论基础，也为氨的回收及循环 利用提供了条件。 关键词：菱苦土；铵盐；分解率 中图分类号：ＴＱ１３２．２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００６—４９９０（２０１１）１２—００５５—０２ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｏｆ ａｍｍｏｎｉｕｍ－—ｎｉｔｒｏｇｅｎ ｂｅａｒｉｎｇ ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ ｂｙ ｍａｇｎｅｓｉａ Ｘｉａｏ Ｊｉｎｇｂｏ，Ｗａｎｇ Ｐｅｎｇｔａｏ，Ｈｕ Ｃａｉｈｕａ，Ｗａｎｇ Ｗｅｉｄｏｎｇ （Ｎａｎｙａｎｇ Ｎｅｗ Ｃｅｎｔｕｒｙ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｍａｇｎｅｓｉｕｍ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ。Ｎａｎｙａｎｇ ４７３０００。Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ ｇｒｅａｔ ｄｅａｌ ｏｆ ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ ａｍｍｏｎｉｕｍ ａｎｄ ｎｉｔｒｏｇｅｎ ｗｉｌｌ ｂｅ ｐｒｏｄｕｃｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｍａｇｎｅｓｉｕｍ ｓａｌｔｓ ｂｙ ａｍｍｏｎｉａ ｏｒ ｃａｒｂｏｎ－ａｍｍｏｎｉａ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，ｗｈｉｃｈ ｃａｎ ｐｏｌｌｕｔｅ ｔｈｅ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ．Ｍａｇｎｅｓｉａ ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ ｔｈａｔ ａｃｔｅｄ ａｓ ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｒｅｇｅｎｔ ｒｅａｃｔｅｄ ｗｉｔｈ ａｍｍｏｎｉｕｍ ｓａｌｔｓ ｅｘｉｓｔｉｎｇ ｉｎ ｔｈｅ ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ ｔｏ ａｃｈｉｅｖｅ ａ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ．Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓ ｏｆ ａｍｏｕｎｔｓ ｏｆ ｍａｇｎｅｓｉａ，ｒｅａｃｔｉｏｎ ｔｉｍｅ，ａｎｄ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｏｎ ｔｈｅ ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｒａｔｅ ｏｆ ａｍｍｏｎｉｕｍ ｓａｌｔｓ ｗｅｒｅ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．Ｒｅｓｕｌｔｓ ｉｎｄｉｃａｔｅｄ ｔｈａｔ ｍｏｒｅ ｔｈａｎ ９０％ｏｆ ａｍｍｏｎｉｕｍ ｓａｌｔｓ ｉｎ ｔｈｅ ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ ｃａｎ ｂｅ ｄｅｃｏｍｐｏｓｅｄ ｕｎ— ｄｅｒ ｔｈｅ ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ｗｈｉｃｈ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ ａ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ￣ｕｎｄａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｓｙｎｔｈｅｓｉ— ｚｉｎｇ ｍａｇｎｅｓｉｕｍ ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ ｖｉａ ａｎ ａｍｍｏｎｉｃ ｒｏｕｔｅ ｏｒ ｂａｓｉｃ ｍａｇｎｅｓｉｕｍ ｃａｒｂｏｎａｔｅ ｖｉａ ａ ｃａｒｂｏｎ－ａｍｍｏｎｉａ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｍｏｒｅｏｖｅｒ， ｔｈｉｓ ｍｅｔｈｏｄ ａｌｓｏ ｐｒｏｖｉｄｅｄ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｆｏｒ ａｍｍｏｎｉａ ｒｅｃｏｖｅｒｙ ａｎｄ ｒｅｃｙｃｌｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｍａｇｎｅｓｉａ；ａｍｍｏｎｉｕｍ ｓａｌｔｓ；ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｒａｔｅ 在以氨法制备氢氧化镁或以碳铵法制备碱式碳 酸镁生产过程中会产生大量工艺废水，这种工艺废 水主要是母液和洗水，其中含有（ＮＨ ）：ＳＯ 或 ＮＨ Ｃ１。对于含铵废水现行的综合利用方法主要有 两种：一是通过蒸发浓缩、冷却结晶收得硫酸铵或氯 化铵 Ｊ，但处理过程耗能高，硫酸铵或氯化铵附加 废水中铵盐分解条件的研究。 １ 实验部分 １．１ 实验方法 实验原料：菱苦土，含ＭｇＯ质量分数为８５％，其 中活性成分为６５％；氢氧化镁母液，取自南阳雨丰 化工生产车间，氯化铵质量浓度为１６０ ｇ／Ｌ。 实验原理：菱苦土中的ＭｇＯ活性成分与氢氧化 镁母液中的氯化铵反应，生成氯化镁和氨。氨通过 吸收制得氨水，所得含镁溶液可循环用于镁化合物 值低，从经济角度考虑可行性不大；二是用石灰乳与 废液中的硫酸铵或氯化铵反应，使铵盐得以分解转 化为氨，再经吸收制得氨水 Ｊ。石灰乳法处理成本 低，铵分解率较高，但存在如下问题：１）以石灰乳分 解硫酸铵时会产生大量的二水硫酸钙，作为固体废 弃物排放会对环境造成影响；２）以石灰乳分解氯化 铵时，铵分解后产生的残液主要成分为氯化钙，如予 以回收同样存在着处理过程耗能高、产品附加值低 的问题，如予以排放同样会对环境造成二次污染。 为了寻找一条经济、环保、可行的铵氮废水综合利用 的制备。反应式如下： ＭｇＯ＋２ＮＨ４Ｃ１——｝Ｍｇｃｌ２＋２ＮＨ３ １＋Ｈ２０ 实验方法：量取氢氧化镁母液２５０ ｍＬ，按计算 量加入菱苦土，加热搅拌，反应结束后进行真空抽 滤，获得少量滤渣及二次残液。二次残液主要成分 为ＭｇＣ１ ，作为制备氢氧化镁或碱式碳酸镁的原料 途径，笔者以菱苦土（ＭｇＯ）为处理剂，进行了铵氮 循环使用，分解过程排出的氨气以水为吸收剂，经吸 ５６ 无机盐工业 第４３卷第１２期 收器吸收制得氨水。氨水作为沉淀剂用于氢氧化镁 的制备。 １．２分析方法 铵分解率影响不大。因此确定反应时间为反应温度 达到８５℃以后的１２０ ｒａｉｎ。 ２．３ 反应温度对氯化铵分解率的影响 对含铵废液和处理后溶液中氯化铵浓度的分析 固定条件：菱苦土加入量为理论量的１２０％，反 采用中和法。对菱苦土中氧化镁含量及处理后溶液 中镁离子浓度的测定采用ＥＤＴＡ法。 ２结果与讨论 ２．１ 菱苦土加入量对氯化铵分解率的影响 固定条件：反应温度为８５℃，反应时间为 １２０ ｍｉｎ。考察菱苦土用量对氯化铵分解率的影响， 结果见图１。菱苦土用量（以活性氧化镁计）为理论 量的１０５％、１１０％、１１５％、１２０％、１２５％、１３０％和 １３５％。由图１可以看出：随着菱苦土加入量的增 加，氯化铵的分解率升高；当菱苦土加入量为理论量 的１２０％时，氯化铵的分解率达到９３．７％；之后再增 加菱苦土的用量对分解率影响不大。因此确定菱苦 土的最佳用量为理论量的１２０％。 图ｌ 菱苦土加入量对氯化铵分解率的影响 ２．２反应时间对氯化铵分解率的影响 固定条件：菱苦土加入量为理论量的１２０％，反 应温度为８５℃。考察反应时间对氯化铵分解率的 影响，结果见图２。由图２可以看出，随着反应时间 的延长分解率上升，当反应时间为１２０ ｒａｉｎ时氯化 铵分解率达到９１％以上，继续增加反应时间对氯化 图２反应时间对氯化铵分解率的影响 应时间为１２０ ｒａｉｎ。考察反应温度对氯化铵分解率 的影响，结果见图３。由图３看出，随着反应温度的 升高氯化铵的分解率上升，当反应温度为８５ ｏ【＝时氯 化铵分解率达到９０％以上，继续升高反应温度氯化 铵分解率变化不大。因此确定反应温度为８５℃。 １０ｏ 蒌８ｏ 耋 ６０ ６５ ７５ ８５ ９－５ 反应温度／￣Ｃ 图３反应温度对氯化铵分解率的影响 ３ 结论 以菱苦土分解氢氧化镁母液中氯化铵的最佳工 艺条件：菱苦土加入量（以活性ＭｇＯ计）为理论量 的１２０％，反应时间为１２０ ｒａｉｎ，反应温度为８５℃。 此条件下氯化铵的分解率达到９０％以上。上述工 艺条件的确定，为以氨法制备氢氧化镁或以碳铵法 制备碱式碳酸镁生产过程中工艺废水的处理奠定了 理论基础，也为氨的回收及循环利用提供了条件。 此外，处理后所得溶液中含Ｍｇ 质量浓度在３８ ｇ／Ｌ 以上，可循环用于镁化合物的制备。以菱苦土处理 含铵废水具有处理成本低、产物可循环利用、对环境 无明显污染等优势。 参考文献： ［１］胡庆福，李宝林，李国庭，等．医用重质碳酸镁制备的研究［Ｊ］． 无机盐工业，１９９３（１）：２０—２２． ［２］胡庆福．镁化合物生产应用［Ｍ］．北京：化学工业出版社， ２００４：３４０． 收稿日期：２０１ｌ一０６—１６ 作者简介：肖景波（１９６２一），男，高级工程师，长期从事硼、镁化合 物制备工艺研究，出版专著１部，参与多部专著的编写，发 表论文多篇。 联系方式：ｎｙｐｅｎｇｍｅｉ＠１２６．ｔｏｍ
