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焦亚硫酸钠生产废水处理工艺试验研究

2010/4/2/08:28 来源:谷腾水网

  [摘要]作者对焦亚硫酸钠生产废水进行了处理试验研究,得到了焦亚硫酸钠生产废水的处理工艺及条件。该工艺简单、易操作、成本低,能使废水达标排放,并可回收副产品Na2SO4。

  [关键词]焦亚硫酸钠;废水处理;二氧化硫

  广东某焦亚硫酸钠生产企业.在水洗净化原料气二氧化硫时,产生大量高浓度废水。2002年12月,受该企业的委托,我们开发了高浓度酸性废水处理技术。随着企业生产规模的扩大,企业提出在处理废水时,要有效回收利用废弃物,达到清洁生产的目的。为此笔者在原处理方法的基础上进行了试验研究,以使处理后的废水既能达标排放,又能有效回收其中的副产物。试验结果表明,用Na2CO3,处理该废水,能使废水达标排放,与此同时得到副产品Na2SO4,有效利用了废水中的硫。

  1 试验部分

  1.1 试验废水

  试验废水为焦亚硫酸钠生产中原料气二氧化硫水洗净化废水,外观呈淡紫红色,有强烈刺激性酸味,密度为1.49 g/mL,SO2浓度为12.14 mol/L(以H2SO3,计),主要成分是SO2-7H20和H20。

  1.2 仪器和试剂

  仪器: 磁力搅拌电热套; 电子分析天平(METFLE AE 240);可见分光光度计(722S);远红外辐射干燥箱;箱式电阻炉(SX2—5—12);循环水式多用真空

  试剂:无水碳酸钠、氯化钠、糊精、氢氧化钠、乙酸钠均为化学纯;硫酸铁铵、盐酸、硝酸银、邻二氮菲、抗坏血酸、硫酸、氨水、硫化钠、淀粉、氯化钡、硫代硫酸钠、过氧化氢均为分析纯。

  1.3 分析方法

  在试验中,Na2SO4 、Na2CO3、铁、水不溶物以及游离碱(以Na2CO3 计)含量用化学分析方法测定汜)。

  2 废水处理原理

在废水中加入NazCO,时,主要反应是Na2CO3与SO2·7HzO的反应,生成的Na2SO3氧化成Na2SO   4;另有少量的SO2·7H2O转化为H2SO4,进一步与Na2CO3反应,生成Na2S04。

  3 废水处理试验

  焦亚硫酸钠生产废水处理工艺流程见图1。试验废水经过滤,除去不溶性杂质(S、PbS、粉尘等)。用三颈烧瓶作为中和反应器,以溴百里酚兰为指示剂,在三颈烧瓶中投加碳酸钠溶液,滴液漏斗下端口伸入液面下,反应器接尾气吸收器。在搅拌下,废水通过滴液漏斗注人反应器中,至溶液由蓝色刚好变为黄色后.投加固体碳酸钠。溶液又从黄色变为蓝色。多次重复操作以后。当晶体较多时,过滤得到粗品,经重结晶,鼓风干燥,得到无水硫酸钠。滤液返回中和反应器中配碱。

  4 试验结果与讨论

  4.1 中和方式对废水处理效果的影响

滴液漏斗下端口在反应器液面上,废水不能与碳酸钠充分接触反应,液面受热放出SO2气体,造成二次污染。滴液漏斗下端口伸人中和反应器液面下,废水能与碳酸钠充分接触反应,可以防止SO2气体放出,避免二次污染。

  4.2 中和反应速度对废水处理效果的影响

  在250 mL三颈烧瓶中,投加饱和碳酸钠溶液30 mL,以不同的速度滴加废水。实验表明,滴人速度快(即流量大时),局部反应过快,将有废气SO2随CO2气体一起放出,造成二次污染;滴人速度慢,则反应时间长,效率低。滴人速度为0.2 mlMs较为适宜,在这个速度下。反应速率适中,可控,时间又不会太长。

  4.3 碳酸钠投加方式对废水处理效果的影响

  用碳酸钠作中和剂,不能一次性全部配成溶液,与废水反应。因为一次性配成饱和溶液,反应后得到固态产物,需蒸发大量的水分,能耗大;若配成过饱和溶液,反应太剧烈,将会有废气SO2放出,造成二次污染。实验结果表明,在饱和碳酸钠溶液中和完毕后,逐次分批加人固体碳酸钠,逐次分批滴加废水,逐渐析出晶体的方式最佳。

  4.4 温度对结晶的影响

  粗品呈暗黄色,加水配成饱和溶液,溶液呈淡黄色,溶液中有少量悬浮物,加人少量活性炭,过滤,滤液无色透明。因为亚硫酸钠和硫酸钠在30℃以上析出为无水物.30℃以下析出为结晶水合物[3] 。所以滤液加热蒸发水分,产品不断结晶析出时,温度不能低于30℃。实验表明,50℃趁热过滤,效果较好。得到的产品在100~110 下远红外辐射干燥1~2 h,得白色粉末状Na SO (质量分数为98.8%)。

  4.5 母液回用配碱对产品的影响

用水配碱,单程收率较低,但母液回用配碱,可增加收率,重复利用多次。最后碱的利用率可达100%。但重复利用时为防止Fe、Pb含量超标。需投加Na2S去除之。多次回用所得产品与工业无水硫酸钠指标对比见表1。由表1可知,6次母液回用所得产品达国家工业一等品标准。

  5 经济分析

  处理每吨废水需消耗Na2CO,0.86 t,按1 500元/t计算,费用为1 290元;得副产品Na2SO4 1.15 t,按600元/t计算,费用为690元;处理每吨废水的运行成本(含电费、人工费、折旧费、维修费)80元。则废水处理成本为680元/t。按每生产8 t焦亚硫酸钠产生1 t废水计算。焦亚硫酸钠的生产成本仅增加85元/t,增加的费用较少。

  6 结论

  废水以0.2 mlMs的速度。从30 mL饱和碳酸钠溶液底部加人,中和完毕后,逐次分批加人固体碳酸钠,逐次分批滴加废水,逐渐析出晶体,过滤得粗品,重结晶。50℃趁热过滤,得到无水硫酸钠,母液回用配碱。实验结果表明,该处理工艺简单、安全、易操作,能使废水达标排放,并可回收副产品Na2SO ,达到了清洁生产的要求。焦亚硫酸钠的生产成本仅增加85元/t,增加的费用较少。


  [参考文献]
[1]彭梦侠,陈梓云.高浓度二氧化硫废液处理方法[P].CN 1451616,2003—10—29.
[2]王才良_国家化工产品分析方法手册[M].北京:农业出版社,1992:76—85.
[3]PerryRH.佩里化学工程师手册[M].北京:化学工业出版社,1992 1132—137.