工业除氯是指通过物理、化学或生物方法去除水、气体或固体物料中氯元素或其化合物的过程。氯在工业废水中常以氯离子(Cl⁻)、次氯酸盐(ClO⁻)或有机氯化物形式存在,可能腐蚀设备或污染环境。常见技术包括化学沉淀、离子交换、膜分离和吸附法。例如,电镀废水中的氯离子可通过银盐沉淀生成AgCl去除,但成本较高。近年来,新型复合材料如负载型纳米零价铁(nZVI)因高效还原性成为研究热点。
氯污染主要来自化工、制药、造纸和冶金行业。农药生产中含氯有机物(如DDT)、聚氯乙烯(PVC)加工释放的氯乙烯单体(VCM)以及海水淡化浓盐水均含高浓度氯。例如,氯碱工业每生产1吨烧碱约排放2.5kg氯气。这些污染物需通过尾气洗涤(如碱液吸收Cl₂生成NaClO)或深度氧化(如UV/ClO₂工艺)处理,以符合《污水综合排放标准》(GB 8978-1996)的氯离子限值(500mg/L)。 膜污染使除氯效率季度性下降。青海海水淡化除氯设备

"电解-吸附"耦合工艺:电解将Cl⁻转化为Cl₂(去除率80%)活性炭吸附残余Cl₂并催化分解炭床定期热再生(600℃)该组合使某石化废水Cl⁻从5000mg/L降至100mg/L,运行成本较纯电解法降40%。
五大现实挑战:高能耗:处理Cl⁻=2000mg/L时吨水电费¥12-18电极损耗:DSA阳极年腐蚀率3-5μm安全风险:Cl₂泄漏报警阈值0.5ppm结垢问题:Ca²⁺>200mg/L时极板结垢加速浓水处置:浓缩液Cl⁻>50g/L需蒸发结晶某电厂因未控制Ca²⁺(350mg/L),电解槽每月需酸洗,年维护费增加¥60万。 青海海水淡化除氯设备活性炭吸附适合低氯深度处理。

循环水中的氯离子(Cl⁻)会破坏碳钢表面的钝化膜,引发局部腐蚀。当Cl⁻浓度超过300mg/L时,其半径小(0.181nm)的特性使其易穿透氧化膜缺陷处,与Fe²⁺形成可溶性FeCl₂,加速金属溶解。某石化企业数据显示,Cl⁻从200mg/L升至500mg/L时,碳钢换热管腐蚀速率从0.1mm/a增至0.8mm/a,设备寿命缩短60%。这种点蚀具有隐蔽性,往往在设备表面出现微小孔洞后才被发现,造成突发性泄漏事故。
氯离子是诱发奥氏体不锈钢SCC的主要因素。当Cl⁻>200mg/L且温度>60℃时,304不锈钢在拉应力作用下会产生穿晶裂纹。某核电厂曾因循环水Cl⁻超标(350mg/L)导致冷凝器管束大规模开裂,单次更换费用达¥1200万。更严重的是,SCC裂纹扩展速度快(可达10mm/月),且常规检测难以发现,极易引发灾难性事故。
某电镀园区废水含Cl⁻ 6000mg/L(主要来自HCl酸洗),采用"铁碳微电解-混凝-蒸发结晶"组合工艺:微电解阶段Fe⁰+H⁺+Cl⁻→FeCl₂+H₂↑,Cl⁻去除率35%;投加PAC(200mg/L)后通过Al₁₃O₄(OH)₂₄⁷⁺络合吸附,总去除率提升至65%;之后MVR蒸发器将Cl⁻浓缩至120g/L结晶为NaCl副产品。系统总投资¥1200万,处理成本¥85/吨,较传统离子交换法降低40%。运行难点是Fe²⁺氧化生成的Fe(OH)₃会包裹铁碳填料,需每月高压水枪反冲洗。智能控制系统可优化除氯效率。

强碱性阴离子交换树脂(如Amberlite IRA-900)的季铵基团(-N⁺(CH₃)₃)对Cl⁻选择性系数达2.5,交换容量1.8-2.2eq/L。某热电厂循环水处理中,树脂柱在流速20BV/h时可将Cl⁻从1500mg/L降至50mg/L,但SO₄²⁻共存时会竞争吸附(选择性比SO₄²⁻:Cl⁻=9:1)。再生采用5%NaOH溶液,消耗量约为Cl⁻摩尔量的1.2倍。新型耐氧化树脂(如接枝聚乙烯亚胺)在余氯10mg/L环境下使用寿命延长至7年,但交换容量降低15%。实际运行需监控树脂溶胀率,温度超过40℃会导致交联结构破坏。氯离子超标会导致药剂投加翻倍。青海海水淡化除氯设备
电吸附除氯能耗低,适合小规模。青海海水淡化除氯设备
电渗析(ED)技术是采用基于压滤原理的膜堆来去除水中的氯。膜堆由阳离子和阴离子膜组成,水溶液在通过膜对之间的细胞时,氯离子在电场的作用下会定向移动,从而实现与水的分离。该技术能够大幅降低水中的氯离子含量,产生高纯度的稀释液,氯的去除率可高达 99%。而且,与其他一些处理系统相比,电渗析设备几乎不需要太多的维护。不过,由于水中的钙和二氧化硅等物质会损坏膜堆,所以在使用前同样需要配备预处理系统,并且膜一旦损坏,更换的成本较高。青海海水淡化除氯设备