化学氧沉淀法高效回收酸性解吸液中的硼：离子交换法处理FGD废水的闭环解决方案

针对离子交换法处理燃煤电厂脱硫(FGD)废水后产生的含硼酸性解吸液处理难题，研究人员创新性地采用化学氧沉淀法(COP)，通过优化H2 O2 /B比、Ca/B比和pH值等参数，在室温下5分钟内实现96.8%的硼回收率。该研究不仅验证了COP技术在处理真实工业废水中的高效性，更为离子交换法构建了完整的环保闭环工艺。

　　

随着全球工业发展，硼污染已成为严峻的环境挑战。燃煤电厂湿法脱硫(FGD)废水含有高浓度硼元素，若未经处理排放会危害水生生态系统和人类健康。虽然离子交换法能有效去除废水中的硼，但其产生的酸性解吸液处理成为制约该技术应用的瓶颈。传统高温沉淀法能耗高，而常规化学沉淀在室温下效率低下。如何实现高效、经济的硼回收，成为工业废水处理领域亟待解决的难题。

针对这一挑战，波兰西里西亚工业大学的研究团队在《Water Resources and Industry》发表重要研究成果。研究人员创新性地将化学氧沉淀法(COP)应用于真实工业场景——离子交换法处理FGD废水后产生的含硼酸性解吸液。通过系统优化反应参数并采用中心复合设计(CCD)实验策略，实现了硼的高效回收，为工业废水处理提供了创新解决方案。

研究采用ICP-AES光谱分析、X射线衍射(XRD)和拉曼光谱等技术，重点考察了H₂
O₂
/B比、Ca/B比、pH值等关键参数对硼回收效率的影响。实验使用真实工业废水样本，其硼浓度高达3708±207 mg/L，同时含有Ca²⁺
、Mg²⁺
等多种离子。

3.1 Ca/B比研究
实验发现Ca(OH)₂
在Ca/B=2:1时效果最佳，5分钟内实现96.8%硼回收。使用CaCl₂
时效率略降(95.4%)，但成本更低。值得注意的是，过量钙(Ca/B=3:1)会导致硼再溶解，这与CaCO₃
竞争沉淀有关。

3.2 H₂
O₂
/B比优化
对比常规沉淀(32%效率)，COP法(H₂
O₂
/B=3:1)效率提升至83.8%。研究发现文献推荐的H₂
O₂
预处理步骤反而降低效率，简化了工艺流程。

3.3 中心复合设计
通过CCD建模确定最佳条件：pH=9、H₂
O₂
/B=3.5、Ca/B=3.5，实际验证获得94%回收率。方差分析证实pH是影响效率的最显著因素。

3.4 沉淀物表征
XRD显示沉淀主要为无定形钙过硼酸盐，含少量CaCO₃
。拉曼光谱在848 cm^-1
和1086 cm^-1
处检出过硼酸盐特征峰，证实了目标产物的形成。

3.5 实际应用验证
研究特别考察了Mn²⁺
杂质的影响：当浓度达139 mg/L时，沉淀物会因MnO₂
催化作用而逐渐分解。这为工业应用中控制水质参数提供了重要依据。

该研究的创新价值体现在三方面：首先，首次将COP技术应用于真实离子交换解吸液处理，填补了该领域空白；其次，通过实验证实预处理步骤可省略，简化了工艺流程；最后，提出的工艺条件(pH=9-10.5，室温，5分钟)极具工业应用价值。经济评估显示，处理每公斤硼的试剂成本约29-31欧元，折算至原水处理仅需0.66-3.3欧元/m³
，具有显著成本优势。

这项研究为燃煤电厂等工业设施提供了完整的硼处理方案，使离子交换技术真正实现环境友好。回收的钙过硼酸盐可作为漂白剂、防腐剂等工业原料，体现了循环经济理念。该成果不仅解决了特定工业难题，更为其他重金属废水处理提供了技术借鉴，对推动全球水处理技术进步具有重要意义。