強堿性陰離子交換樹脂(如Amberlite IRA-900)的季銨基團(-N?(CH?)?)對Cl?選擇性系數達2.5,交換容量1.8-2.2eq/L。某熱電廠循環水處理中,樹脂柱在流速20BV/h時可將Cl?從1500mg/L降至50mg/L,但SO?2?共存時會競爭吸附(選擇性比SO?2?:Cl?=9:1)。再生采用5%NaOH溶液,消耗量約為Cl?摩爾量的1.2倍。新型耐氧化樹脂(如接枝聚乙烯亞胺)在余氯10mg/L環境下使用壽命延長至7年,但交換容量降低15%。實際運行需監控樹脂溶脹率,溫度超過40℃會導致交聯結構破壞。鈦合金耐氯腐蝕,但成本昂貴。天津循壞水除氯設施
某電鍍園區廢水含Cl? 6000mg/L(主要來自HCl酸洗),采用"鐵碳微電解-混凝-蒸發結晶"組合工藝:微電解階段Fe?+H?+Cl?→FeCl?+H?↑,Cl?去除率35%;投加PAC(200mg/L)后通過Al??O?(OH)????絡合吸附,總去除率提升至65%;之后MVR蒸發器將Cl?濃縮至120g/L結晶為NaCl副產品。系統總投資¥1200萬,處理成本¥85/噸,較傳統離子交換法降低40%。運行難點是Fe2?氧化生成的Fe(OH)?會包裹鐵碳填料,需每月高壓水槍反沖洗。湖南循壞水除氯設施氯離子腐蝕金屬設備,需嚴格控制濃度。
電化學除氯效率取決于陽極氧化電位和析氯過電位。鈦基涂層電極(DSA)中,IrO?-Ta?O?陽極在1.8V(vs SHE)時析氯電流效率達85%,而RuO?涂層易因Cl?氧化生成ClO??副產物。某化工廠電解處理含Cl? 3000mg/L廢水,采用脈沖電源(頻率100Hz,占空比1:3)比直流電節能22%,但極板間距需控制在5mm以內以防歐姆損耗。石墨烯修飾的硼摻雜金剛石(BDD)陽極可將氯代烴(如氯苯)完全礦化為CO?,礦化電流效率達91%,但成本高達¥8000/m2。
工業循環水中的氯離子主要來源于補充水、工藝泄漏以及水處理藥劑。當Cl?濃度超過300mg/L時,會明顯加速碳鋼設備的點蝕速率(>0.5mm/a),尤其在不銹鋼系統中可能引發應力腐蝕開裂(SCC)。某石化企業數據顯示,循環水Cl?從200mg/L升至500mg/L時,換熱器的對應更換頻率增加3倍。氯離子還會與緩蝕劑競爭吸附在金屬表面,導致緩蝕效率下降40%以上。此外,高氯環境會促進微生物滋生,形成生物膜下腐蝕(MIC),造成設備穿孔風險。氯離子使鍋爐蒸汽品質惡化。
化學沉淀法處理循環水時產生大量含氯污泥。以Ca(OH)?為例,處理Cl?=500mg/L的循環水時,每噸水產生3.5kg含水率80%的CaCl?污泥。這些污泥因含有重金屬雜質被歸類為危廢,專業處置費用高達¥5000/噸。某電廠采用板框壓濾機脫水,但濾布因CaCl?吸濕性導致堵塞,每月需更換(成本¥2萬/次)。
活性炭對循環水中Cl?的吸附容量普遍低于3mg/g。某石化企業采用活性炭濾塔處理旁流循環水(Cl?=200mg/L),運行7天后穿透,年消耗炭量達50噸(成本¥150萬),但出水Cl?降至150mg/L。主要問題包括:1)pH>8時吸附量下降60%;2)有機物競爭吸附;3)熱再生導致炭損耗20%。
反滲透除氯能耗高,但效率可達95%以上。天津循壞水除氯設施
電化學除氯需控制pH在6-8范圍。天津循壞水除氯設施
"電解-吸附"耦合工藝:電解將Cl?轉化為Cl?(去除率80%)活性炭吸附殘余Cl?并催化分解炭床定期熱再生(600℃)該組合使某石化廢水Cl?從5000mg/L降至100mg/L,運行成本較純電解法降40%。
五大現實挑戰:高能耗:處理Cl?=2000mg/L時噸水電費¥12-18電極損耗:DSA陽極年腐蝕率3-5μm安全風險:Cl?泄漏報警閾值0.5ppm結垢問題:Ca2?>200mg/L時極板結垢加速濃水處置:濃縮液Cl?>50g/L需蒸發結晶某電廠因未控制Ca2?(350mg/L),電解槽每月需酸洗,年維護費增加¥60萬。 天津循壞水除氯設施