浅谈粘胶短纤维酸性废水中硫酸根的处理与资源化

2018-02-02 15:04杨洋
中国新技术新产品 2018年2期
关键词:硫酸根pH值

杨洋

摘 要:目前,社会各界对废水处理的重视程度不断提高,在降低废水对环境的污染的同时,提高资源的回收与利用效率。基于此,本文将通过对粘胶短纤维酸性废水中硫酸根处理与资源化的试验,分析pH值、氯化钡与碳酸钡量、搅拌时间与速度、反应温度对硫酸根沉淀的影响,进而获得处理、资源化硫酸根的方式,降低废水中的污染成分,为相关人员提供参考。

关键词:粘胶短纤维酸性废水;硫酸根;pH值

中图分类号:X703 文献标志码:A

通常情况下,粘胶短纤维酸性废水来自纺丝车间,经过工厂的基本处理以后,还会存在多种污染物质及硫化氢、二硫化碳气体,如果直接将其排放至自然环境中,将会对河流、地下水造成影响,违背了可持续发展政策的要求。如果采用恰当的方式将废水中的物质提取出来并加以利用,则可以落实回收再利用的基本方针,获取更多的生态效益与社会效益。

1 对硫酸根处理与资源化的实验

1.1 pH值与浓度

在10个经过清洁的烧杯中,分别加入100mL的粘胶短纤维酸性废水,并对其进行的编号(1号~10号)。使用氢氧化钠将烧杯中废水的pH值调制1.2(原水)、2、3、4、5,将其分成两组,其中在1号~5号的烧杯中,依据硫酸根与碳酸钡的摩尔比1∶1,将碳酸钡加入其中;6号~10号的烧杯中,依据硫酸根与氯化钡的摩尔比1∶1,将氯化钡加入其中。经过搅拌后将其沉淀30分钟,然后过滤,分别检测滤液的硫酸根浓度、pH值。

1.2 氯化钡、碳酸钡量

在经过清洁的8个烧杯中,分别加入100毫升的粘胶短纤维酸性废水,并对其进行的编号(1号~8号),其中1号~4号、5号~8号,分别按照硫酸根、与氯化钡、碳酸钡的摩尔比1.1、1、0.95、0.9,将氯化钡、碳酸钡加入烧杯中,经过搅拌后将其沉淀30分钟,然后过滤,分别检测滤液的硫酸根的浓度。

1.3 搅拌时间、速度

在经过清洁的16个烧杯中,分别加入100mL的粘胶短纤维酸性废水,对其进行的编号(1号~16号),将其分为4组,依据硫酸根与碳酸钡的摩尔比1∶1,将碳酸钡加入烧杯中。4组烧杯搅拌的速度分别为:635、1240、1700、2050(单位为转/分钟),沉淀的时间为10分钟、20分钟、30分钟、40分钟。完成静置以后,对烧杯中的废水进行过滤,检测滤液中硫酸根的浓度。

1.4 反应温度

在经过清洁的8个烧杯中,分别加入100mL的粘胶短纤维酸性废水,并对其进行编号(1号~8号),其中1号~4号、5号~8号分别按照硫酸根、氯化钡、碳酸钡的摩尔比1∶1,将氯化钡、碳酸钡加入废水中。同时,分别将烧杯加热,保证其温度为20℃、40℃、70℃和80℃,经过30分钟以后,将烧杯中的液体过滤,检测硫酸根的浓度。

2 分析硫酸根处理与资源化的实验结果

2.1 pH值对硫酸根沉淀的影响

经过上述实验可以发现,将碳酸钡加入废水中,除了原液之外其他滤液的pH值为7.3。由于硫酸属于中强酸,加之粘胶短纤维酸性废水中的硫酸根存在缓冲体系,而pH值只能检测到氢离子的数值。当pH值等于1.2时(原水),废水中硫酸根的浓度等于0.2542mol/L,其中氢离子的消耗量较小,因此原水中的pH值并没有发生较大的变化。当pH值≥3时,氢氧化钠就会破坏废水中硫酸根的缓冲体系,所以将碳酸钡纳入其中就会产生二氧化碳、碳酸氢根等,故而pH值的变化较大。

由于试验中将废水的pH值调至不同的程度,当pH值越小,使用碳酸钡去除硫酸根的效果就越明显,其化学方程式为:BaCO3+SO42-=BaSO4↓+CO32-,但是碳酸钡属于固体很难溶于水中,为保障其能够得到充分的反应,就要将碳酸钡溶解,释放其中的钡离子。当废水中氢离子的浓度较大时,就会发生以下两个反应:Ba2++CO32-+2H++SO42-=BaSO4↓+H2O+CO2↑、Ba2++CO32-+H++SO42-=BaSO4↓+HCO3-,进而保障在最快的时间内生成硫酸钡,减少废水中硫酸根的含量。同时,当pH值小,氯化钡去除硫酸根的效果则不明显,主要是由于当氢离子的浓度较大时,废水中就会发生BaSO4+H+=Ba2++HSO4-的化学反应,将沉淀的硫酸钡溶解。在酸性条件下,硫酸根与碳酸钡反应生成的硫酸钡较多,所以对于原水来说,碳酸钡处理硫酸根的效果要优于氯化钡。

2.2 氯化钡、碳酸钡量对硫酸根沉淀的影响

经过对上述实验结果的分析与比较发现:随着氯化钡、碳酸钡量的增加,滤液中硫酸根的实际浓度就会逐渐降低。当投加的比例为1时,对于硫酸根的去除效果并不明显;当投加的比例为1.1时,滤液中的钡离子就会全部消失,也就是说氯化钡对于去除硫酸根的效果较好,主要是因为废水中氢离子的浓度较小,无法溶解更多的碳酸钡,但是并不会影响氯化钡的反应效果。一般来说,工业在處理粘胶短纤维酸性废水时,为了提高硫酸根的去除效果,同时避免水中出现多余的钡离子,会将投加氯化钡的比例控制在0.95~1.0,尽可能的接近于1。通过这样的处理方式,不仅能够降低废水中硫酸根的浓度,还不会影响处理效果的升华反应,同时尽可能回收利用废水中的硫酸根,避免废水发生导电现象。

2.3 搅拌时间、速度对硫酸根沉淀的影响

由于在粘胶短纤维酸性废水加入的碳酸钡属于难溶固体,所以在酸性条件下需要较长的反应时间,为了使其能够得到充分溶解、反应,应该对其进行搅拌,但是需要掌握搅拌时间对处理硫酸根效果的影响。在实验中提到,针对不同序号的烧杯采用不同速度、时间的搅拌方式,加之对实验结果的分析,可以发现:搅拌时间、速度对硫酸根沉淀效果的影响有着明显的差异,搅拌的速度越快、时间越长,碳酸钡越能够充分溶解。主要是因为碳酸钡难溶于水,通过搅拌能够加快其溶解的速度,进而加快碳酸钡与粘胶短纤维酸性废水中硫酸根发生反应,实现处理废水的目的。但是,当搅拌时间大于30分钟、搅拌速度高于1240转/分钟时,碳酸钡与硫酸根的反应将会消失,故应该选择搅拌时间小于30分钟,速度在1240转/分钟以下。

2.4 反应温度对硫酸根沉淀的影响

通常情况下,粘胶短纤维酸性废水的温度在70℃~80℃,因此需要考虑温度对于处理、资源化硫酸根效果的影响。在实验中,将不同烧杯中的废水设定了不同的温度,依据对实验结果的分析可以发现:废水的温度越高,氯化钡、碳酸钡去除废水中硫酸根的效果就越明显。主要是因为,当温度变高时,硫酸钡的溶解程度就会不断降低,所以能够增强硫酸根的沉淀效果。所以,对于普通企业来说,并不需要将粘胶短纤维酸性废水进行降温处理,便可直接将一定数量的氯化钡、碳酸钡置入废水中,完成对硫酸根的处理。

从上述实验可以发现,氯化钡、碳酸钡能够在原水的温度、pH值下与硫酸根发生反应,并且其处理的效果明显,能够去除97.6%或以上的硫酸根,同时对废水pH值的影响的较小。虽然将氯化钡投放在废水中,也能够获得较高的处理效果,但是由于其自身属于剧毒物质,对于储存、使用的要求较高,一旦使用不当,可能导致废水中的钡离子超标,不利于对水的管理。与之相比,碳酸钡的成本降低,且具有较强的安全性,与碳酸根发生反应以后不会产生有害物质。

结语

综上所述,粘胶短纤维酸性废水中含有大量的硫酸根,如果不对其进行处理将会严重污染水资源,所以相关企业、部门需要通过恰当的方式进行处理,并尽可能将其资源化。以此为基础,粘胶短纤维酸性废水中的硫酸根经过与氯化钡、碳酸钡的反应,生成了其他的物质,增强了处理的效果,但由于碳酸钡的安全程度更好,所以可以将其应用在硫酸根的处理中。

参考文献

[1]党良虎,郝连庆,赵永伟.粘胶短纤维纺炼车间废水利用[J].人造纤维,2017,47(3):26-28.

[2]杨凤祥.粘胶短纤维生产的节汽途径和方法[J].上海纺织科技,2017,45(5):55-57.

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