焦亞硫酸鈉生產廢水處理試驗研究
[摘要]作者對焦亞硫酸鈉生產廢水進行了處理試驗研究，得到了焦亞硫酸鈉生產廢水的處理工藝及條件。該工藝簡單、易操作、成本低，能使廢水達標排放，并可回收副產品Na2SO4。
[關鍵詞]焦亞硫酸鈉；廢水處理；二氧化硫
廣東某焦亞硫酸鈉生產企業(yè)．在水洗凈化原料氣二氧化硫時，產生大量高濃度廢水。2002年12月，受該企業(yè)的委托，我們開發(fā)了高濃度酸性廢水處理技術。隨著企業(yè)生產規(guī)模的擴大，企業(yè)提出在處理廢水時，要有效回收利用廢棄物，達到清潔生產的目的。為此筆者在原處理方法的基礎上進行了試驗研究，以使處理后的廢水既能達標排放，又能有效回收其中的副產物。試驗結果表明，用Na2CO3，處理該廢水，能使廢水達標排放，與此同時得到副產品Na2SO4，有效利用了廢水中的硫。
1 試驗部分
1．1 試驗廢水
試驗廢水為焦亞硫酸鈉生產中原料氣二氧化硫水洗凈化廢水，外觀呈淡紫紅色，有強烈刺激性酸味，密度為1．49 g／mL，SO2濃度為12．14 mol／L(以H2SO3，計)，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)；可見分光光度計(722S)；遠紅外輻射干燥箱；箱式電阻爐(SX2—5—12)；循環(huán)水式多用真空泵。
試劑：無水碳酸鈉、氯化鈉、糊精、氫氧化鈉、乙酸鈉均為化學純；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、過氧化氫均為分析純。
1．3 分析方法
在試驗中，Na2SO4 、Na2CO3、鐵、水不溶物以及游離堿(以Na2CO3 計)含量用化學分析方法測定汜)。
2 廢水處理原理
在廢水中加入NazCO，時，主要反應是Na2CO3與SO2·7HzO的反應，生成的Na2SO3氧化成Na2SO 4；另有少量的SO2·7H2O轉化為H2SO4，進一步與Na2CO3反應，生成Na2S04。
 |
3 廢水處理試驗
焦亞硫酸鈉生產廢水處理工藝流程見圖1。試驗廢水經過濾，除去不溶性雜質(S、PbS、粉塵等)。用三頸燒瓶作為中和反應器，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，反應器接尾氣吸收器。在攪拌下，廢水通過滴液漏斗注人反應器中，至溶液由藍色剛好變?yōu)辄S色后．投加固體碳酸鈉。溶液又從黃色變?yōu)樗{色。多次重復操作以后。當晶體較多時，過濾得到粗品，經重結晶，鼓風干燥，得到無水硫酸鈉。濾液返回中和反應器中配堿。
4 試驗結果與討論
4．1 中和方式對廢水處理效果的影響
滴液漏斗下端口在反應器液面上，廢水不能與碳酸鈉充分接觸反應，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器液面下，廢水能與碳酸鈉充分接觸反應，可以防止SO2氣體放出，避免二次污染。
 |
4．2 中和反應速度對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。實驗表明，滴人速度快(即流量大時)，局部反應過快，將有廢氣SO2隨CO2氣體一起放出，造成二次污染；滴人速度慢，則反應時間長，效率低。滴人速度為0．2 mlMs較為適宜，在這個速度下。反應速率適中，可控，時間又不會太長。
4．3 碳酸鈉投加方式對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。因為一次性配成飽和溶液，反應后得到固態(tài)產物，需蒸發(fā)大量的水分，能耗大；若配成過飽和溶液，反應太劇烈，將會有廢氣SO2放出，造成二次污染。實驗結果表明，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 溫度對結晶的影響
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，過濾，濾液無色透明。因為亞硫酸鈉和硫酸鈉在30℃以上析出為無水物．30℃以下析出為結晶水合物[3] 。所以濾液加熱蒸發(fā)水分，產品不斷結晶析出時，溫度不能低于30℃。實驗表明，50℃趁熱過濾，效果較好。得到的產品在100～110 下遠紅外輻射干燥1～2 h，得白色粉末狀Na SO (質量分數為98．8%)。
4．5 母液回用配堿對產品的影響
用水配堿，單程收率較低，但母液回用配堿，可增加收率，重復利用多次。最后堿的利用率可達100%。但重復利用時為防止Fe、Pb含量超標。需投加Na2S去除之。多次回用所得產品與工業(yè)無水硫酸鈉指標對比見表1。由表1可知，6次母液回用所得產品達國家工業(yè)一等品標準。
5 經濟分析
 |
處理每噸廢水需消耗Na2CO，0．86 t，按1 500元／t計算，費用為1 290元；得副產品Na2SO4 1．15 t，按600元／t計算，費用為690元；處理每噸廢水的運行成本(含電費、人工費、折舊費、維修費)80元。則廢水處理成本為680元／t。按每生產8 t焦亞硫酸鈉產生1 t廢水計算。焦亞硫酸鈉的生產成本僅增加85元／t，增加的費用較少。
6 結論
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，過濾得粗品，重結晶。50℃趁熱過濾，得到無水硫酸鈉，母液回用配堿。實驗結果表明，該處理工藝簡單、安全、易操作，能使廢水達標排放，并可回收副產品Na2SO ，達到了清潔生產的要求。焦亞硫酸鈉的生產成本僅增加85元／t，增加的費用較少。
[參考文獻]
[1]彭夢俠，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_國家化工產品分析方法手冊[M]．北京：農業(yè)出版社，1992：76—85．
[3]PerryRH．佩里化學工程師手冊[M]．北京：化學工業(yè)出版社，1992 1132—137．
使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環(huán)保網”
