טיפול בשפכים המכילים חומצה

שפכים חומציים הם שפכים בעלי ערך pH נמוך מ-6. בהתאם לסוגים ולריכוזים השונים של חומצות, ניתן לחלק את השפכים החומציים לשפכים חומציים אנאורגניים ושפכים חומציים אורגניים. שפכים חומציים חזקים ושפכים חומציים חלשים; שפכים חד-חומציים ושפכים רב-חומציים; שפכים חומציים בריכוז נמוך ושפכים חומציים בריכוז גבוה. בדרך כלל, שפכים חומציים, בנוסף להכיל מעט חומצה, מכילים לעתים קרובות גם יוני מתכות כבדות ומלחים שלהם וחומרים מזיקים אחרים. שפכים חומציים מגיעים ממגוון רחב של מקורות, כולל ניקוז מכרות, הידרו-מטאלורגיה, גלגול פלדה, טיפול חומצי עילי של פלדה ומתכות לא ברזליות, תעשייה כימית, ייצור חומצה, צבעים, אלקטרוליזה, ציפוי אלקטרוליטי, סיבים מלאכותיים ומגזרים תעשייתיים אחרים. השפכים החומציים הנפוצים הם שפכים חומציים גופרתיים, ואחריהם חומצה הידרוכלורית ושפכים חומצה חנקתית. מדי שנה, סין עומדת לפלוט כמעט מיליון מטרים מעוקבים של פסולת חומצית תעשייתית. אם שפכים אלה מוזרמים ישירות ללא טיפול, הם יגרום לשחיתות בצנרת, לפגוע בגידולים, לפגוע בדגים, לפגוע בספינות ולהרוס את בריאות הסביבה. יש לטפל בשפכים חומציים תעשייתיים כדי לעמוד בתקני הפליטה הלאומיים לפני הפליטה, ניתן למחזר ולעשות בהם שימוש חוזר. בעת טיפול בחומצה פסולת, ניתן לבחור בין השיטות הכוללות טיפול במלח, שיטת ריכוז, שיטת ניטרול כימי, שיטת מיצוי, שיטת שרף חילוף יונים, שיטת הפרדת ממברנות וכו'.

1. מיחזור מלח

שיטה זו, המכונה "מלחה", היא שימוש בכמות גדולה של מי מלח רוויים כדי לשקם כמעט את כל הזיהומים האורגניים בחומצת הפסולת. עם זאת, שיטה זו תייצר חומצה הידרוכלורית ותשפיע על התאוששות וניצול חומצה גופרתית בחומצת הפסולת, ולכן נחקרה שיטת המלחת הזיהומים האורגניים בחומצת הפסולת באמצעות תמיסת נתרן ביסולפט רוויה.
חומצת הפסולת מכילה חומצה גופרתית וזיהומים אורגניים שונים, שהם בעיקר כמות קטנה של חומצה 6-כלורו-3-ניטרוטולואן-4 סולפונית ואיזומרים שונים מלבד חומצה 6-כלורו-3-ניטרוטולואן-4-סולפונית המיוצרת על ידי טולואן בתהליך הסולפונציה, הכלרה והניטריפיקציה. שיטת המלחה היא שימוש בכמות גדולה של מי מלח רוויים כדי לשקם כמעט את כל הזיהומים האורגניים בחומצת הפסולת. שיטת מיחזור המלחה יכולה לא רק להסיר זיהומים אורגניים שונים בחומצת הפסולת, אלא גם לשחזר חומצה גופרתית להכנסה למחזור הייצור, תוך חיסכון בעלויות ובאנרגיה.

2. שיטת צלייה

שיטת הקלייה מוחלת על חומצה נדיפה כגון חומצה הידרוכלורית, אשר מופרדת מהתמיסה על ידי קלייה כדי להשיג אפקט התאוששות.

3. שיטת ניטרול כימית

תגובת חומצה-בסיס בסיסית של H+(aq)+OH-(aq)=H2O היא גם בסיס חשוב לטיפול בשפכים המכילים חומצה. השיטות הנפוצות לטיפול בשפכים המכילים חומצה כוללות ניטרול ומחזור, ניטרול הדדי של שפכים חומציים-בסיסיים, ניטרול תרופות, ניטרול סינון וכו'. בימים הראשונים של כמה מפעלי ברזל ופלדה בסין, רובם השתמשו בשיטת ניטרול חומצה-בסיס כדי לטפל בפסולת של חומצה הידרוכלורית וחומצה גופרתית, כך שערך ה-pH הגיע לתקן הפליטה. נתרן פחמתי (סודה פחמתית), נתרן הידרוקסידי, אבן גיר או סיד כחומרי גלם לניטרול חומצה-בסיס, השימוש הכללי הוא זול, סיד קל להכנה.

4. שיטת החילוץ

מיצוי נוזל-נוזל, המכונה גם מיצוי ממס, הוא פעולה יחידה המשתמשת בהפרש המסיסות של הרכיבים בנוזל חומר הגלם בממס המתאים כדי להשיג הפרדה. בטיפול בשפכים המכילים חומצה, יש צורך ליצור מגע מלא בין השפכים המכילים חומצה לממס האורגני, כך שהזיהומים בחומצה הפסולת יועברו לממס. דרישות המיצוי הן: (1) חומצת הפסולת היא אינרטית, אינה מגיבה כימית עם חומצת הפסולת ואינה מתמוססת בחומצה הפסולת; (2) לזיהומים בחומצה הפסולת יש מקדם חלוקה גבוה בין חומר המיצוי לחומצה הגופריתית; (3) המחיר זול וקל להשגה; (4) קל להפרדה מזיהומים, הפסד קטן בעת ​​הסרת החומר. חומרי מיצוי נפוצים כוללים בנזן (טולואן, ניטרובנזן, כלורובנזן), פנולים (דיפנול גולמי של קריאוזוט), פחמימנים הלוגניים (טריכלורואתן, דיכלורואתן), איזופרופיל אתר ו-N-503.

5. שיטת שרף חילוף יונים

העיקרון הבסיסי של טיפול בנוזל פסולת חומצה אורגנית באמצעות שרף חילוף יונים הוא שחלק משרפי חילוף היונים יכולים לספוג חומצות אורגניות מתמיסת חומצה פסולת ולהוציא חומצות אנאורגניות ומלחי מתכת כדי להשיג הפרדה של חומצות ומלחים שונים.

6. שיטת הפרדת ממברנה

עבור נוזלי פסולת חומציים, ניתן להשתמש גם בשיטות טיפול בממברנה כגון דיאליזה ואלקטרודיאליזה. שחזור חומצה פסולת באמצעות ממברנה מאמצ בעיקר את עקרון הדיאליזה, המונע על ידי הפרש ריכוזים. המכשיר כולו מורכב מממברנת דיאליזה דיפוזיה, צלחת פיזור נוזלים, צלחת חיזוק, מסגרת צלחת זרימת נוזלים וכו', ומשיג אפקט הפרדה על ידי הפרדת חומרים בנוזל הפסולת.

7. שיטת קירור התגבשות

שיטת קירור התגבשות היא שיטה להורדת טמפרטורת התמיסה ולשקיעת המומס. בתהליך טיפול בחומצה פסולת מקוררים את הזיהומים בחומצה הפסולת כדי להחזיר את תמיסת החומצה העומדת בדרישות וניתנת לשימוש חוזר. לדוגמה, חומצה גופרתית פסולת הנפלטת מתהליך שטיפת האציל של טחנת גלגול מכילה כמות גדולה של ברזל סולפט, אשר מטופל בתהליך של ריכוז-התגבשות וסינון. לאחר הסרת ברזל סולפט באמצעות סינון, ניתן להחזיר את החומצה לתהליך כבישת הפלדה לשימוש מתמשך.

לקירור התגבשות יש יישומים תעשייתיים רבים, המודגמים כאן על ידי תהליך הכבישה בעיבוד מתכות. בתהליך הפלדה והעיבוד המכני, תמיסת חומצה גופרתית משמשת בדרך כלל להסרת חלודה מפני המתכת. לכן, מיחזור חומצה פסולת יכול להפחית משמעותית את העלויות ולהגן על הסביבה. קירור התגבשות משמש בתעשייה להשגת תהליך זה.

8. שיטת חמצון

שיטה זו נמצאת בשימוש זמן רב, והעיקרון שלה הוא לפרק את הזיהומים האורגניים בחומצה הגופריתית הנמצאת בפסולת באמצעות חומרי חמצון בתנאים מתאימים, כך שניתן יהיה להמיר אותה לפחמן דו-חמצני, מים, תחמוצות חנקן וכו', ולהפריד אותה מחומצה הגופריתית, כך שניתן יהיה לטהר ולהחזיר את חומצת הגופרית הנמצאת בפסולת. חומרי חמצון נפוצים הם מי חמצן, חומצה חנקתית, חומצה פרכלורית, חומצה תת-כלורית, חנקה, אוזון וכן הלאה. לכל מחמצן יתרונותיו ומגבלותיו.