联碱工艺卤水精制絮凝剂的研究

李治水，王松晓，杨久利，庞栓林，谢智勇

（天津渤化永利化工股份有限公司，天津 300457）

联碱生产工艺中在洗盐工序通常加两碱和絮凝剂除去原盐中泥沙及钙、镁等杂质，洗涤过程中产生的污卤经过澄清，浊度低于150NTU的清液可用于真空制盐。我公司现使用聚丙烯酰胺作为絮凝剂，絮凝后的盐泥在压滤过程中容易出现滤饼压滤不成形、滤饼水含量过大等问题，影响滤饼的运输、使用及现场环境。因此，重新选择絮凝剂是当前亟待研究的一项课题。

目前，水处理中所用的絮凝剂主要包括无机絮凝剂、有机絮凝剂、生物絮凝剂和复合型絮凝剂等［1－3］。絮凝剂的选择与处理溶液中杂质的类型及pH等有关，如果絮凝剂选择不当，不仅会影响溶液澄清效果，还会影响压滤工序，因此，污卤处理中选择合适的絮凝剂至关重要。

1 现场污卤分析情况

原盐精制工序产生的污卤进行定期取样检测，主要成分含量如表1所示。

2 实验内容

由污卤相关数据初步判断可使用以下絮凝剂进行实验：聚丙烯酰胺（PAM）、氧化钙、聚合硫酸铁絮凝剂、聚合氯化铝絮凝剂（PAC）、ST絮凝剂。

使用我公司联碱工艺中原盐工序污卤进行实验，分别考查上述絮凝剂的絮凝效果及最佳用量，在此基础上考查不同絮凝剂过滤形成滤饼时的滤水速率及使用不同絮凝剂时是否引入杂质。

表1 污卤数据报表

3 实验原理

絮凝过程是微小的胶体颗粒和悬浮物颗粒在胶体物质或者电解质的作用下，中和颗粒表面电荷，降低或消除颗粒之间的排斥力，使颗粒结合在一起，体积不断变大，当颗粒聚集使体积达到一定程度时（粒径大约为0.1mm时），便从水中分离出来。

4 实验结果与讨论

4.1 絮凝剂的选择及用量

4.1.1 聚丙烯酰胺

分别取250mL污卤（浊度为1 500NTU），通过实验分别测定沉降时间为30s、3min、5min时聚丙烯酰胺絮凝剂的最佳加入量，实验结果如图1所示。

图1 聚丙烯酰胺絮凝剂实验结果

分析图1，可以得出以下结论：

1）沉降时间为30s时，溶液浊度随絮凝剂加入量的增多而增大，得到的上清液浊度均大于150NTU，不符合要求。可能是由于加入絮凝剂后时间过短，絮凝物来不及沉淀，随着絮凝剂用量的增大，瞬间产生的沉淀较多，来不及下沉，因此上清液的浊度较高。

2）当沉降时间为3min和5min时，溶液浊度随絮凝剂加入量的增多而减少，且沉降时间越长，絮凝剂的最佳用量越少。

4.1.2 氧化钙

分别取250mL溶液，使用氧化钙作为絮凝剂，加入不同质量的氧化钙，随着沉降时间的延长，观察溶液浊度的变化。实验结果如图2所示。

图2 氧化钙絮凝剂实验结果

由图2可以得出以下结论：

1）当氧化钙加入量为5g／L时，溶液浊度随着沉降时间的延长而降低，可能是因为沉淀逐渐下降引起溶液浊度降低。

2）随着氧化钙加入量的增多，溶液的初始浊度降低，但是随着时间的延长，溶液浊度随氧化钙加入量的增多而变大。这可能是由于氧化钙加入量过大时，在水中不能全部溶解，使溶液变浑浊。

3）由表中数据可以看出使用氧化钙作为絮凝剂不能达到溶液澄清度要求。

4.1.3 聚合硫酸铁絮凝剂

分别取250mL溶液，使用液体聚合硫酸铁作为絮凝剂，加入不同量的聚合硫酸铁絮凝剂（1%），随着沉降时间的延长，观察溶液浊度的变化。实验结果如图3所示。

图3 聚合硫酸铁絮凝剂实验结果

由图3可以看出随着硫酸铁加入量的增多及沉降时间的增大，溶液浊度下降，且使用少量的硫酸铁絮凝剂即可得到较好效果。

4.1.4 PAC絮凝剂

分别取250mL溶液，加入不同量的PAC絮凝剂，观察不同沉降时间时溶液浊度的变化。实验结果如图4所示。

图4 PAC絮凝剂实验结果

由图4可以看出使用PAC作为絮凝剂时，随着PAC加入量的增多及沉降时间的增大，溶液浊度下降，且浊度随着沉降时间的延长变化不大，表明使用PAC絮凝剂时，可在较短时间内进行沉降。

4.1.5 ST絮凝剂

分别取250mL溶液，加入不同量的ST絮凝剂进行实验，观察不同沉降时间时溶液浊度的变化。实验结果如图5所示。

图5 ST絮凝剂实验结果

由图5可以得出以下结论：ST絮凝剂加入量较少时，溶液浊度较高，随着沉降时间的增加溶液浊度逐渐降低。随着ST加入量的增大，溶液浊度先降低，后升高。可能由于ST絮凝剂加入过量会起到分散作用，影响絮凝效果。

4.2 不同絮凝剂得到滤饼的滤水速率

滤饼的滤水速率对压滤过程有重要影响，滤水速率越快，压滤越容易成型。因此通过实验测定使用不同絮凝剂时得到滤饼的滤水速率。通过实验可以看出使用不同的絮凝剂基本都可满足溶液的浊度要求，分别取500mL溶液，在每种絮凝剂的最佳用量时测定相同时间内滤饼的滤水体积，体积越大则滤水速率越快。实验结果如表2所示。

表2 不同絮凝剂滤饼滤水速率

通过实验可以看出在相同的时间内，使用聚合硫酸铁和PAC作为絮凝剂时得到的滤液体积最大，滤饼滤水速率较快。

4.3 絮凝剂对水质的影响

分别取250mL溶液，根据上述实验结果，按照3min时最佳加入量添加絮凝剂，沉淀完全后，使用ICP检测溶液中铁和铝的含量。结果如表3所示。

表3 不同絮凝剂对水质的影响

由上表看出，在絮凝剂最佳加入量时，得到的溶液中铁离子和铝离子含量都极低，且相差不大，表明小试实验中使用适量的无机絮凝剂不会引入杂质离子。

4.4 沉降时间对絮凝效果的影响

由小试实验可以看出，处理污卤使用氧化钙作为絮凝剂不能达到澄清效果。使用其他絮凝剂处理时，如果使用同种絮凝剂用量相同，则随着沉降时间增长，促进溶液中的胶体颗粒和悬浮颗粒的结合，使颗粒体积不断变大，体积达到一定程度时，便从水中分离出来，可以达到较好絮凝效果。

4.5 使用不同絮凝剂优缺点比较

经过以上实验可以看出氧化钙作为絮凝剂不能满足要求，其余四种絮凝剂均可达到清液要求，对这四种絮凝剂的优缺点进行比较，如表4所示。

表4 不同絮凝剂比较

5 结 论

由上述实验可以看出，在处理联碱工艺中原盐工序污卤时，与其它几种絮凝剂相比，使用聚合硫酸铁或者聚合氯化铝作为絮凝剂，得到的滤液符合浊度要求、滤饼滤水速率较快，且溶液中不会引入新的杂质。因此，可在小试实验的基础上进一步进行生产实验，观察使用聚合硫酸铁或者聚合氯化铝作为絮凝剂时对溶液澄清度及压滤过程的影响。

［1］ 潘素娟，何玉凤，李刚，等.生物大分子絮凝剂BF－SVI－SD的絮凝性能［J］.水处理技术，2008，34（8）：38－41

［2］ 陈邵斌，向丽.复合离子聚合物对絮凝效果的影响分析［J］.钻采工艺，2002，25（5）：105－107

［3］ 李京.绿色絮凝剂的合成与处理天然气钻井废水的应用研究［J］.钻采工艺，2007，30（1）：114－116