氧化镁烟气脱硫废渣在废水除磷中的应用

韩子华

（山东畜牧兽医职业学院，山东 潍坊 261061）

废水除磷的工艺主要有化学法、生物法。而氧化镁烟气脱硫废渣的除磷法就是化学法。由于氧化镁烟气脱硫废渣含有大量的钙镁成分，所以对磷有良好的去除效果。同时，镁离子不会对水体产生污染，是环境友好型除磷剂，在废水除磷领域中具有良好的应用前景。因此，为氧化镁烟气脱硫废渣除磷奠定理论基础，对氧化镁烟气脱硫废渣形貌、浓度、除磷影响等进行实验分析具有重要意义。

1 氧化镁烟气脱硫废渣特性分析

1.1 氧化镁烟气脱硫废渣的形貌特征分析

氧化镁烟气脱硫废渣在溶解后存在氧化镁、氢氧化镁、硫酸镁、氧化钙、氢氧化钙等物质，这些物质对废水除磷具有良好的应用效果。为对氧化镁烟气脱硫废渣的形貌特征进行分析，我们应用了卡尔·蔡司EV018扫描电镜对氧化镁烟气脱硫废渣和原始硅藻土进行扫描。通过相关分析研究，我们总结出：氧化镁烟气脱硫废渣中的硅藻土表面微孔保存良好，其吸附性与原始硅藻土的吸附性极为相近，所以在除磷过程中可以起到重要作用。

1.2 氧化镁烟气脱硫废渣的比表面积和含水率

为详细了解氧化镁烟气脱硫废渣结构和特征，我们对其比表面积和含水率进行测试。首先，在比表面积测试中，将氧化镁烟气脱硫废渣进行干燥，然后对其比表面积进行测试，结果表明其内比表面积为13.568m2/g，外比表面积为12.899m2/g。可以判定出：氧化镁烟气脱硫废渣具有良好的吸附性[1]。其次，在含水率测试中，我们先确定了氧化镁烟气脱硫废渣的含水率约为40.1%。在实际使用中，氧化镁烟气脱硫废渣干燥等费用相较于其他除磷剂低。由此可见，氧化镁烟气脱硫废渣在废水除磷中的应用具有良好的经济效益。

2 在废水除磷工作中应用氧化镁烟气脱硫废渣的实验分析

2.1 实验药品的准备

氧化镁烟气脱硫废渣在废水除磷的实验中，需要准备以下药品：H2SO4、NaOH、KH2PO4、C6H8O6、K(SbO)C4H4O6·1/2H2O、(NH4)6Mo7O24·4H2O、HCl、HCOOH、EDTA、K2S2O8等。

2.2 实验方法的选择

利用氧化镁烟气脱硫废渣除磷的过程主要分为两步骤。第一步骤：在酸溶液作用下，使氧化镁烟气脱硫废渣释放出钙镁离子[2]。第二步骤：将溶液调节为碱性，让钙镁离子吸附磷酸根，并与磷酸根反应，生成沉淀物。

在实验过程中，需要注意以下五点问题：

第一，在研究硫酸用量对钙镁离子溶出的影响时，要控制酸溶解的时间不超过30分钟，当酸解结束后，要进行过滤。

第二，在研究酸解时间对钙镁离子溶出的影响时，要控制好硫酸用量。

第三，在研究氧化镁烟气脱硫废渣加量对除磷的影响时，要控制好硫酸用量，并将酸解时间控制在5分钟之内。

第四，在研究氧化镁烟气脱硫废渣酸碱值对除磷的影响时，沉淀反应时间要控制在15分钟内。

第五，在研究除磷反应最佳时间时，将沉淀酸碱值控制为10，观察沉淀的时间为1-7分钟。

利用氧化镁烟气脱硫废渣除磷的反应式如下：

2.3 检测方法与检测仪器的选择

首先，在检测水溶液中的金属离子浓度时，采用了铂金埃尔默公司的全谱直读等离子体发射光谱仪进行检测。其次，在测定水溶液中磷的浓度时，采用了钼锑抗分光光度法。

3 在废水除磷工作中应用氧化镁烟气脱硫废渣的实验结果与讨论

3.1 硫酸用量对钙镁离子溶出的影响

通过实验分析，我们发现：硫酸用量与钙镁离子的溶出量成正比关系（如图1），并且当硫酸与氧化镁烟气脱硫废渣质量之比为1:101时，溶出的钙镁离子的浓度达到最高。其中，溶出的钙离子浓度为321mg/L，溶出的镁离子浓度为999.89mg/L。因此，我们可以得出一个具有指导性的结论：硫酸与氧化镁烟气脱硫废渣的质量比最佳为1:101。

图1 硫酸用量对钙镁离子溶出的影响

3.2 酸解时间对钙镁离子溶出的影响

通过实验分析，针对酸解时间对钙镁离子溶出的影响，我们得出结论：溶出的钙镁离子的浓度随着酸解时间的增加而有所提高（如图2）。但当酸解时间达到4.2min时，钙镁离子的浓度不再增加。通过对其他酸解时间实验的对比分析，我们发现本文中的结论远远低于其他实验结果。这是由于本实验的氧化镁烟气脱硫废渣中的钙镁离子只是附着于硅藻土表面上，没有深入到硅藻土的内部结构中，所以钙镁离子可以直接和溶液中的氢离子发生化学反应。

图2 酸解时间对钙镁离子溶出的影响

3.3 氧化镁烟气脱硫废渣加量对除磷的影响

为达到最佳的除磷效果，我们进行了氧化镁烟气脱硫废渣加量的实验分析。通过分析，我们得出结论：除磷效果随着氧化镁烟气脱硫废渣量的增加而提升，当氧化镁烟气脱硫废渣的浓度达到10.05g/L时，除磷效果达到最佳（如图3）。从这个结论可以看出，不论是从应用角度考虑，还是从经济综合角度考虑，氧化镁烟气脱硫废渣加量仍是除磷的最好的方法之一。

图3 氧化镁烟气脱硫废渣加量对除磷的影响

3.4 沉淀过程的酸碱值对除磷的影响

通过实验分析，我们发现沉淀过程的酸碱值对除磷效果的影响较大（如表1）。当酸碱值较低时，磷难以沉淀，除磷的效果不理想。但随着酸碱值的增加，磷开始沉淀，当酸碱值为10时，除磷效果高达99.45%。随后，我们继续增加酸碱值，除磷效果又开始下降。因此，沉淀过程的酸碱值在10时，能够达到最佳除磷效果。

表1 沉淀过程的酸碱值对除磷的影响

3.5 沉淀时间对废水除磷的影响

由表2可以看出，在沉淀时间为3min时，除磷效果高达98.82%。由于氧化镁烟气脱硫废渣除磷不仅要通过沉淀，而且还伴有凝胶吸附，所以化学反应要经过一定时间才能平衡。从市场上的除磷剂种类看，镁除磷是效果较好的方式，但这种方式与氧化镁烟气脱硫废渣除磷时间相比要慢很多。所以从工程应用角度来看，氧化镁烟气脱硫废渣在废水除磷中具有良好的应用优势。

表2 沉淀时间对废水除磷的影响

3.6 各类材料除磷费用比较

氧化镁烟气脱硫废渣价格低，相比其他除磷剂，氧化镁烟气脱硫废渣除磷具有极大的经济优势，并能够对生态环境保护起到积极作用（如表3）。

表3 沉淀时间对废水除磷的影响

4 结语

实验结果表明，氧化镁烟气脱硫废渣用量为10.05g/L、沉淀和酸解时间为5min、沉淀酸碱值为10时，氧化镁烟气脱硫废渣的除磷效果最佳。同时，与其他除磷剂相比，氧化镁烟气脱硫废渣除磷具有成本低、效果好等特点，在有效解决废弃物处置问题的同时为企业创造了良好的经济效益。