一种磷化氢气体反应吸收后化学处理废液满足排放标准工艺方法的探究

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摘 要：磷化氢是一种剧毒有恶臭味气体，国家相关法规严格规定了磷化氢气体的排放标准。本文主要介绍了磷化氢气体的应用、发展以及磷化氢净化新技术工艺及废水处理工艺原理和工艺分析总结。

关键词：磷化氢；废液；废水处理工艺

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.14.011

1 磷化氢气体的应用

20世纪50年代末欧洲首次进行磷化氢熏蒸试验，随后美国和日本也进行了类似的研究，1975年磷化氢正式成为烟草工业可利用的熏蒸剂之一。但由于现在还没有发现比其更具优越性的可以取代它的新品种，在目前和今后的一定时期内，它仍将是人类防治储藏物害虫的最重要最常用的手段之一。

“磷化氢熏蒸对泰国香米安全储存的研究”《粮油仓储科技通讯》2008年第4期曾报道，采用10g/m3高浓度磷化氢熏蒸后，在香米中检测不到磷化氢残留。对其食用品质指标基本不产生影响。

我国烟草行业目前还没有制定“磷化氢在烟草及烟草制品中残留限值”的标准，但是国家《粮食卫生标准》GB2715-2005中，对原粮和成品粮中磷化氢的残留进行了规定，磷化物（以ph3计）最大残留量≤0.05mg/kg。世界其他国家制定的在烟草干叶上的最大允许残留量为磷化氢，0.1mg/kg（匈牙利政府，1997）。欧美许多国家都未制定磷化氢在烟草及烟草制品上的最大允许残留量限值。

2 磷化氢净化技术的发展

磷化氢气体是一种具有穿透性、有毒害性气体，当人体在高浓度磷化氢气体中，会产生精神性窒息死亡。为了使仓库熏蒸具有环保及远离对人体危害的影响，我们必须对磷化氢熏蒸气体进行处理。

近些年来，国内PH3净化技术方法很多，可分为湿法和干法两类。其中湿法主要是利用PH3的还原性在吸收塔内用氧化剂处理PH3的液相氧化还原法，它主要包括浓硫酸法、高锰酸钾法、次氯酸钙法、过氧化氢法、磷酸法和漂白精法。而干法是利用PH3的还原性和可燃性，用固体氧化剂或吸附剂来脱除PH3或将其直接燃烧等。但根据目前研究和试验结果来看，固体吸附法（干法）来脱除磷化氢气体不是很彻底，吸收效率不能够完全达到90%，而采用化学吸收法（湿法）通过磷化氢与氧化剂发生氧化还原反应生成磷酸盐和次磷酸盐等无机盐类可以彻底脱除磷化氢气体达到95% 以上。

然而化学反应后的废水中的其它有关指标，如SS（固体悬浮物）、PH（酸碱测定）、COD（化学需氧量）、总磷、总盐等均能达到GB8978-1996《综合污水排放标准》中的三级以上排放标准，但要满足一级排放标准还需进一步进行反应研究。

3 磷化氢净化新技术工艺及废水处理工艺原理

采用的吸收剂为漂白粉，化学名称为次氯酸钙，作为净化吸收剂已经广泛应用于造纸、印染、消毒、化工等领域，且获取容易，价格便宜。次氯酸钙具有强氧化剂。遇水或潮湿空气会引起燃烧爆炸。与碱性物质混合能引起爆炸。接触有机物有引起燃烧的危险。受热、遇酸或日光照射会分解放出刺激性的氯气。磷化氢气体净化技术，就是需要次氯酸钙的强氧化剂与磷化氢气体发生氧化还原反应，方程式如下：

PH3+2Ca（ClO）2 =H3PO4+2CaCl2

只是在反应过程增加一种反应有机催化剂HR，这种催化剂有利于反应正向进行，由于在碱性环境下，ClO-和Cl-很容易发生归中反应，生成Cl2。氯气是一种有毒有害、高腐蚀的气体，为了减少后续除氯气，本反映有机催化剂HR有可与产生氯气反应生成R盐和次氯酸，由于氯气反应量大，所以需要经常增加HR有机溶剂。

根据本反应我们可以知道，最终产物有R盐、磷酸盐、氯化盐等盐分，还有过量的次氯酸钙，污水净化工艺中，絮凝和沉析都是极为重要的，但絮凝是用于改善沉淀池的沉淀效果，而沉析则用于污水中溶解性磷的去除。随着沉析物的增加及较小的非溶解性固体物聚积成较大的非溶解性固体物，使稳定的胶体脱稳，通过速度梯度或扩散过程使脱稳的胶体互相接触生成絮凝体.最后通过固―液分离步骤，得到净化的污水和固一液浓缩物（化学污泥），达到化学除磷的目的。

根据化学沉析反应的基础，为了生成磷酸盐化合物，用于化学除磷的化学药剂主要是金属盐药剂。出于经济原因，用于磷沉析的金属盐药剂主要是Fe3+、Al3+和Fe2+盐和石灰，这些药剂是以溶液和悬浮液状态使用的，但是铁离子和亚铁离子存在显色反应，石灰但不利于磷化氢净化反应，所以我们采用可溶性铝盐，反应式如下：

Al3++PO43-AlPO4，需要调整pH=6～7

铝盐特殊化学性质会形成大块的絮凝体，这对于沉析产物的絮凝是有利的，同时还会吸附胶体状的物质、细微悬浮颗粒。

需要注意的是有机物HR在以化学除磷为目的化学沉析反应中的沉析去除是次要的，但在分离时有机性胶体以及悬浮物的凝结在絮凝体中则是决定性的过程。

沉析效果是受PH值影响的，对于铝盐为6.0～7.0，因为在以上PH值范围内AIPO4的溶解性最小。

4 工艺分析与总结

根据国内仓储行业对产业环保要求的提高，我国环保政策的高品质、高标准要求，则该工艺满足以下特点：

（1）采用国内领先环保技术，结合各行业设备间的特点，我公司这种技术完全满足行业需求多功能多级设备净化处理。

（2）资源充分回收利用，优先于治理后排放的原则。

（3）处理费用（投资与运行费），技术水平与环境效果协调优化的原则。

（4）处理深度与环境保护相一致的原则。

（5）处理方案与“三废”特性，由于金属盐药剂的投加会使污水处理厂出水中的Cl离子含量增加，但能除去大部分盐，使SS、PH值、COD、总盐和总磷含量下降，满足环境条件相适应的原则。

（6）处理工艺原理，符合国家、省、市环保有关规定。

作者简介：汪文涛（1987-），男，湖北人，本科，初级工程师，研究方向：化学工程。