焦亚硫酸钠生产废水处理试验研究
[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)；循环水式多用真空泵。
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．
使用微信“扫一扫”功能添加“谷腾环保网”
