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含氨氮废水蒸发结晶浓缩液pH粗算

时间 2019-12-09

 氯离子对蒸发结晶设备的选材影响重大,尤其氯离子体系酸性条件下的蒸发结晶系统,对设备选材要求尤其苛刻,常规不锈钢均不可用,2205双相不锈钢也无法长时间耐受。钛材或钛合金是为常见的选择,但价格昂贵。说了这么多,这和氨氮有什么关系?

溶液中以NH4+形式存在的离子,在蒸发浓缩过程中会不断发生水解,然后挥发出氨气,致使溶液pH下降。若废水主要成分是氯化钠,在含有足够量铵离子的前提下,随着蒸发的进行,浓缩液就可能会变成酸性,从而形成酸性氯离子体系,对蒸发设备材质的防腐提出挑战。那么具体到含有多少铵根浓度,后浓缩液pH值能降低到什么程度呢,我们举例粗算说明:

废水来料量:3m³/h(3.7t/h计);氯化钠含量:19%;氨氮:1000mg/L

蒸发量3t/h;产盐量0.7t/h

 系统进氨总量3000g/h

产盐含湿量以5%(质量比)计,固体盐含湿带走母液量:

 0.7÷95%×5% = 0.037t/h (体积~28L)

假设氨以盐含湿夹带的方式离开系统,氨富集后达到进出平衡浓度为:

3000g÷28L=107g/L(6.3mol/L)

25℃ NH4+的解离常数为Ka=5.70×10-10,pKa=9.24 

简单求解计算得溶液中平衡浓度分别为

NH4+ +H2O →  NH4▪OH +  H+     

6.3                   6×10-5     6×10-5   mol/L

pH=4.22

在原水中性的情况下,浓缩至后因NH4+的水解,溶液pH会逐渐降低至4.22,在蒸发器加热的状况下,物料温度较高,氨向外挥发速度更大,平衡右移,pH会继续降低。


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