焦亞硫酸鈉生產(chǎn)廢水處理試驗(yàn)研究
[摘要]作者對(duì)焦亞硫酸鈉生產(chǎn)廢水進(jìn)行了處理試驗(yàn)研究，得到了焦亞硫酸鈉生產(chǎn)廢水的處理工藝及條件。該工藝簡(jiǎn)單、易操作、成本低，能使廢水達(dá)標(biāo)排放，并可回收副產(chǎn)品Na2SO4。
[關(guān)鍵詞]焦亞硫酸鈉；廢水處理；二氧化硫
廣東某焦亞硫酸鈉生產(chǎn)企業(yè)．在水洗凈化原料氣二氧化硫時(shí)，產(chǎn)生大量高濃度廢水。2002年12月，受該企業(yè)的委托，我們開(kāi)發(fā)了高濃度酸性廢水處理技術(shù)。隨著企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，企業(yè)提出在處理廢水時(shí)，要有效回收利用廢棄物，達(dá)到清潔生產(chǎn)的目的。為此筆者在原處理方法的基礎(chǔ)上進(jìn)行了試驗(yàn)研究，以使處理后的廢水既能達(dá)標(biāo)排放，又能有效回收其中的副產(chǎn)物。試驗(yàn)結(jié)果表明，用Na2CO3，處理該廢水，能使廢水達(dá)標(biāo)排放，與此同時(shí)得到副產(chǎn)品Na2SO4，有效利用了廢水中的硫。
1 試驗(yàn)部分
1．1 試驗(yàn)廢水
試驗(yàn)廢水為焦亞硫酸鈉生產(chǎn)中原料氣二氧化硫水洗凈化廢水，外觀呈淡紫紅色，有強(qiáng)烈刺激性酸味，密度為1．49 g／mL，SO2濃度為12．14 mol／L(以H2SO3，計(jì))，主要成分是SO2-7H20和H20。
1．2 儀器和試劑
儀器： 磁力攪拌電熱套； 電子分析天平(METFLE AE 240)；可見(jiàn)分光光度計(jì)(722S)；遠(yuǎn)紅外輻射干燥箱；箱式電阻爐(SX2—5—12)；循環(huán)水式多用真空泵。
試劑：無(wú)水碳酸鈉、氯化鈉、糊精、氫氧化鈉、乙酸鈉均為化學(xué)純；硫酸鐵銨、鹽酸、硝酸銀、鄰二氮菲、抗壞血酸、硫酸、氨水、硫化鈉、淀粉、氯化鋇、硫代硫酸鈉、過(guò)氧化氫均為分析純。
1．3 分析方法
在試驗(yàn)中，Na2SO4 、Na2CO3、鐵、水不溶物以及游離堿(以Na2CO3 計(jì))含量用化學(xué)分析方法測(cè)定汜)。
2 廢水處理原理
在廢水中加入NazCO，時(shí)，主要反應(yīng)是Na2CO3與SO2·7HzO的反應(yīng)，生成的Na2SO3氧化成Na2SO 4；另有少量的SO2·7H2O轉(zhuǎn)化為H2SO4，進(jìn)一步與Na2CO3反應(yīng)，生成Na2S04。
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3 廢水處理試驗(yàn)
焦亞硫酸鈉生產(chǎn)廢水處理工藝流程見(jiàn)圖1。試驗(yàn)廢水經(jīng)過(guò)濾，除去不溶性雜質(zhì)(S、PbS、粉塵等)。用三頸燒瓶作為中和反應(yīng)器，以溴百里酚蘭為指示劑，在三頸燒瓶中投加碳酸鈉溶液，滴液漏斗下端口伸入液面下，反應(yīng)器接尾氣吸收器。在攪拌下，廢水通過(guò)滴液漏斗注人反應(yīng)器中，至溶液由藍(lán)色剛好變?yōu)辄S色后．投加固體碳酸鈉。溶液又從黃色變?yōu)樗{(lán)色。多次重復(fù)操作以后。當(dāng)晶體較多時(shí)，過(guò)濾得到粗品，經(jīng)重結(jié)晶，鼓風(fēng)干燥，得到無(wú)水硫酸鈉。濾液返回中和反應(yīng)器中配堿。
4 試驗(yàn)結(jié)果與討論
4．1 中和方式對(duì)廢水處理效果的影響
滴液漏斗下端口在反應(yīng)器液面上，廢水不能與碳酸鈉充分接觸反應(yīng)，液面受熱放出SO2氣體，造成二次污染。滴液漏斗下端口伸人中和反應(yīng)器液面下，廢水能與碳酸鈉充分接觸反應(yīng)，可以防止SO2氣體放出，避免二次污染。
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4．2 中和反應(yīng)速度對(duì)廢水處理效果的影響
在250 mL三頸燒瓶中，投加飽和碳酸鈉溶液30 mL，以不同的速度滴加廢水。實(shí)驗(yàn)表明，滴人速度快(即流量大時(shí))，局部反應(yīng)過(guò)快，將有廢氣SO2隨CO2氣體一起放出，造成二次污染；滴人速度慢，則反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，效率低。滴人速度為0．2 mlMs較為適宜，在這個(gè)速度下。反應(yīng)速率適中，可控，時(shí)間又不會(huì)太長(zhǎng)。
4．3 碳酸鈉投加方式對(duì)廢水處理效果的影響
用碳酸鈉作中和劑，不能一次性全部配成溶液，與廢水反應(yīng)。因?yàn)橐淮涡耘涑娠柡腿芤，反?yīng)后得到固態(tài)產(chǎn)物，需蒸發(fā)大量的水分，能耗大；若配成過(guò)飽和溶液，反應(yīng)太劇烈，將會(huì)有廢氣SO2放出，造成二次污染。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在飽和碳酸鈉溶液中和完畢后，逐次分批加人固體碳酸鈉，逐次分批滴加廢水，逐漸析出晶體的方式最佳。
4．4 溫度對(duì)結(jié)晶的影響
粗品呈暗黃色，加水配成飽和溶液，溶液呈淡黃色，溶液中有少量懸浮物，加人少量活性炭，過(guò)濾，濾液無(wú)色透明。因?yàn)閬喠蛩徕c和硫酸鈉在30℃以上析出為無(wú)水物．30℃以下析出為結(jié)晶水合物[3] 。所以濾液加熱蒸發(fā)水分，產(chǎn)品不斷結(jié)晶析出時(shí)，溫度不能低于30℃。實(shí)驗(yàn)表明，50℃趁熱過(guò)濾，效果較好。得到的產(chǎn)品在100～110 下遠(yuǎn)紅外輻射干燥1～2 h，得白色粉末狀Na SO (質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98．8%)。
4．5 母液回用配堿對(duì)產(chǎn)品的影響
用水配堿，單程收率較低，但母液回用配堿，可增加收率，重復(fù)利用多次。最后堿的利用率可達(dá)100%。但重復(fù)利用時(shí)為防止Fe、Pb含量超標(biāo)。需投加Na2S去除之。多次回用所得產(chǎn)品與工業(yè)無(wú)水硫酸鈉指標(biāo)對(duì)比見(jiàn)表1。由表1可知，6次母液回用所得產(chǎn)品達(dá)國(guó)家工業(yè)一等品標(biāo)準(zhǔn)。
5 經(jīng)濟(jì)分析
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處理每噸廢水需消耗Na2CO，0．86 t，按1 500元／t計(jì)算，費(fèi)用為1 290元；得副產(chǎn)品Na2SO4 1．15 t，按600元／t計(jì)算，費(fèi)用為690元；處理每噸廢水的運(yùn)行成本(含電費(fèi)、人工費(fèi)、折舊費(fèi)、維修費(fèi))80元。則廢水處理成本為680元／t。按每生產(chǎn)8 t焦亞硫酸鈉產(chǎn)生1 t廢水計(jì)算。焦亞硫酸鈉的生產(chǎn)成本僅增加85元／t，增加的費(fèi)用較少。
6 結(jié)論
廢水以0．2 mlMs的速度。從30 mL飽和碳酸鈉溶液底部加人，中和完畢后，逐次分批加人固體碳酸鈉，逐次分批滴加廢水，逐漸析出晶體，過(guò)濾得粗品，重結(jié)晶。50℃趁熱過(guò)濾，得到無(wú)水硫酸鈉，母液回用配堿。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該處理工藝簡(jiǎn)單、安全、易操作，能使廢水達(dá)標(biāo)排放，并可回收副產(chǎn)品Na2SO ，達(dá)到了清潔生產(chǎn)的要求。焦亞硫酸鈉的生產(chǎn)成本僅增加85元／t，增加的費(fèi)用較少。
[參考文獻(xiàn)]
[1]彭夢(mèng)俠，陳梓云．高濃度二氧化硫廢液處理方法[P]．CN 1451616，2003—10—29．
[2]王才良_國(guó)家化工產(chǎn)品分析方法手冊(cè)[M]．北京：農(nóng)業(yè)出版社，1992：76—85．
[3]PerryRH．佩里化學(xué)工程師手冊(cè)[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1992 1132—137．
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