肖景波，王朋涛，胡彩华，王卫东
( 南阳东方应用化工研究所，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
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 foundation 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 ( NH4)2SO4或NH4Cl。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［1］，但处理过程耗能高，硫酸铵或氯化铵附加值低，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［2］。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途径，笔者以菱苦土( MgO) 为处理剂，进行了铵氮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的制备。反应式如下:
MgO + 2NH4Cl →MgCl2+ 2NH3↑ + H2O
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 MgCl2，作为制备氢氧化镁或碱式碳酸镁的原料循环使用，分解过程排出的氨气以水为吸收剂，经吸收器吸收制得氨水。氨水作为沉淀剂用于氢氧化镁的制备。
1.2 分析方法
对含铵废液和处理后溶液中氯化铵浓度的分析采用中和法。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%。
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 min 时氯化铵分解率达到91% 以上，继续增加反应时间对氯化铵分解率影响不大。因此确定反应时间为反应温度达到 85 ℃以后的 120 min。
2.3 反应温度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%，反应时间为 120 min。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 ℃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 ℃。
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 min，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 Mg2+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．
