用硅藻土回收染料廢水中的亞硫酸鈉

1、<p>　　用硅藻土回收染料廢水中的亞硫酸鈉</p><p>　　摘要：采用硅藻土作助濾劑，通過(guò)預(yù)涂和主體吸附、過(guò)濾的方法回收萘酚類染料工業(yè)廢水中溶解的亞硫酸鈉。研究結(jié)果表明：采用此法獲得的晶體亞硫酸鈉，其回收率和相對(duì)含量都優(yōu)于篩網(wǎng)過(guò)濾法；應(yīng)用Carman方程計(jì)算出過(guò)濾定量液體所使用的最佳助濾劑用量及對(duì)應(yīng)壓力。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：硅藻土助濾劑 預(yù)涂 主體過(guò)濾 染料廢水

2、 亞硫酸鈉 </p><p>　　吉林化學(xué)工業(yè)公司染料廠排出的工業(yè)廢水中含有萘、萘酚、萘酚衍生物、Na2SO3及NaHSO3等物質(zhì)，其中Na2SO3占14.84%。為提取廢水中的Na2SO3晶體，先后采取了加熱蒸餾有機(jī)物、篩網(wǎng)(濾紙)過(guò)濾、活性炭吸附等方法，但效果均不夠理想，因此，采用硅藻土作助濾劑進(jìn)行試驗(yàn)。</p><p><b>　　1　試驗(yàn)原理與方法</b>&l

3、t;/p><p><b>　　1.1　原理</b></p><p>　　按機(jī)械載流的原理，助濾劑顆?？梢暂d流雜質(zhì)，吸附一定量的萘、萘酚、萘酚衍生物和其他雜質(zhì)，使澄清液體流出以達(dá)到過(guò)濾的目的。因而，助濾劑的結(jié)構(gòu)形式、間隙大小、表面組成、吸附能力等對(duì)濾液的澄清度有很大影響，同時(shí)，濾液的粘度、密度、溫度等對(duì)過(guò)濾效果也有一定的影響。試驗(yàn)采用先預(yù)涂再進(jìn)行主體過(guò)濾的方法，預(yù)涂作用在于

4、形成預(yù)涂層，從而延長(zhǎng)助濾劑的過(guò)濾周期。助濾劑過(guò)濾過(guò)程主要是形成一個(gè)濾餅，這個(gè)濾餅具有液體的可透性，在液體透過(guò)過(guò)程中，助濾劑的顆粒對(duì)雜質(zhì)顆粒有一定的吸附作用。如果沒(méi)有助濾劑，濾餅只是由雜質(zhì)顆粒沉降形成，液體的透過(guò)性極差。</p><p>　　對(duì)于恒壓過(guò)濾，應(yīng)用Carman方程：</p><p>　　t/V=［U2αCsYmt／2ΔP2A3］V　　　(1)</p><p&g

5、t;　　式中　V——時(shí)間t(s)內(nèi)的總流量，m3</p><p>　　U——被過(guò)濾液的粘度，Pa·s</p><p>　　α——過(guò)濾阻抗，m/kg</p><p>　　Cs——被過(guò)濾液體的總渣量，kg/m3</p><p>　　Ym——單位面積濾材的比阻抗，m-1</p><p>　　A——過(guò)濾餅的面積，m2

6、</p><p>　　ΔP——過(guò)濾壓力，Pa</p><p>　　式(1)中如果濾餅不可壓縮，則α不變，t/V對(duì)V是直線關(guān)系；如果濾餅可壓縮，則α改變，t/V對(duì)V不是直線關(guān)系。直線關(guān)系有利于過(guò)濾(且斜率越小越有利于過(guò)濾)，非直線關(guān)系不利于過(guò)濾。萘酚類染料工業(yè)廢水濾出液中的亞硫酸鈉含量用分光光度法測(cè)定。溴百里香酚蘭為酸堿指示劑，其變色范圍為pH=6.0～7.6，顏色由黃變藍(lán)。根據(jù)吸收度與濃度

7、成正比的關(guān)系即可求得未知物中Na2SO3的百分含量。</p><p><b>　　1.2　試驗(yàn)方法</b></p><p>　　原水為吉林化學(xué)工業(yè)公司染料廠排出的工業(yè)廢水(Na2SO3占14.84%)，紅褐色。助濾劑為吉林大學(xué)物理化學(xué)研究室研制的高溫硅藻土(含無(wú)定形SiO285%～94%)。亞硫酸鈉、碳酸鈉均為分析純。</p><p>　　過(guò)濾

8、裝置如圖1所示，其過(guò)濾面積為3.85×10-5m2，直徑為7.0×10-2 m，高度為5.0×10-2 m(亦可根據(jù)過(guò)濾量決定)。過(guò)濾的目的是去除廢水中高于5%的NaHSO3(2NaHSO3+Na2CO3→2Na2SO3+H2O+CO2↑)。試驗(yàn)時(shí)，在1 kg廢水中加入1.5×10-2 kg的Na2CO3，將0.20 L含硅藻土助濾劑的廢水從加料口加入、抽濾，在濾紙(篩網(wǎng))上形成預(yù)涂層；將流出液再

9、次通過(guò)加料口加入，重復(fù)三次，完成預(yù)涂。最后通入具有一定比例助濾劑的廢水，加壓進(jìn)行過(guò)濾。全部過(guò)濾結(jié)束后，用少許蒸餾水重復(fù)過(guò)濾2次，以保證濾液中Na2SO3的含量。</p><p>　　取濾液用分光光度法分析Na2SO3的相對(duì)含量，加熱濃縮，去除多余的水分和少量酚，干燥后即得白色晶體Na2SO3。</p><p><b>　　2　結(jié)果與討論</b></p>

10、<p>　　2.1　助濾劑最佳用量的選取</p><p>　　預(yù)涂5.0×10-3 kg(1.30kg/m2)助濾劑，主體過(guò)濾用量分別為：0.10×10-2、0.25×10-2、0.50×10-2、1.00×10-2、2.00×10-2 kg/L；壓力表壓力為4.90×104 Pa。各種助濾劑用量試驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。</p>

11、<p>　　表1　助濾劑用量試驗(yàn)數(shù)據(jù)</p><p>　　助濾劑用量(×10-2kg/L)</p><p><b>　　0.10</b></p><p><b>　　0.25</b></p><p><b>　　0.50</b></p>&l

12、t;p><b>　　1.00</b></p><p><b>　　2.00</b></p><p><b>　　斜率</b></p><p><b>　　0.21</b></p><p><b>　　0.20</b></p

13、><p><b>　　0.19</b></p><p><b>　　0.28</b></p><p>　　Na2SO3相對(duì)含量(%)</p><p><b>　　17.93</b></p><p><b>　　18.20</b><

14、/p><p><b>　　19.40</b></p><p><b>　　19.92</b></p><p><b>　　19.92</b></p><p>　　經(jīng)試驗(yàn)，斜率小的助濾效果好，用量為0.50×10-2 kg/L的為最佳，斜率比用量為1.00×10-

15、2 kg/L時(shí)的略大，但二者相差很小，Na2SO3的相對(duì)含量相差得也很小。用量為0.25×10-2 kg/L時(shí)，斜率雖然也很小，但用量過(guò)少，預(yù)涂不均勻，過(guò)濾效果不理想，同時(shí)，Na2SO3的相對(duì)含量增加得也很少。所以，最佳助濾劑用量的選擇為0.50×10-2 kg/L。助濾劑用量為 0.10×10-2 kg/L和2.00×10-2 kg/L的過(guò)濾效果不好，前者濾餅太薄不均勻，Na2SO3相對(duì)含量增加

16、值很少；后者助濾劑用量多，濾餅太厚，影響過(guò)濾速度，雖然Na2SO3 的相對(duì)含量有所增加，但此方法是不可取的。因此，在壓力為4.90×104 Pa的情況下，預(yù)涂5.0×10-3 kg(1.30kg/m2) 助濾劑，主體過(guò)濾最佳用量為0.50×10-2 kg/L。</p><p>　　2.2　最佳過(guò)濾壓力的選取</p><p>　　預(yù)涂5.0×10-3

17、kg(1.30kg/m2)助濾劑，主體過(guò)濾用量為0.50×10-2 kg/L。各種過(guò)濾壓力的試驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。</p><p>　　表2　各種過(guò)濾壓力試驗(yàn)數(shù)據(jù)</p><p>　　壓力(×104Pa)</p><p><b>　　2.45</b></p><p><b>　　4.90</

18、b></p><p><b>　　7.35</b></p><p><b>　　9.80</b></p><p><b>　　19.60</b></p><p><b>　　斜率</b></p><p><b>　　

19、0.20</b></p><p><b>　　0.01</b></p><p><b>　　0</b></p><p><b>　　0</b></p><p>　　Na2SO3相對(duì)含量(%)</p><p><b>　　18.21&

20、lt;/b></p><p><b>　　19.91</b></p><p><b>　　19.92</b></p><p><b>　　19.89</b></p><p><b>　　18.84</b></p><p>　　

21、由試驗(yàn)可知，壓力為2.45×104 Pa時(shí)，得一條曲線；壓力為4.90×104 Pa時(shí)，得一條直線，斜率為0.20，Na2SO3的相對(duì)含量增加到19.91%；壓力為9.80×104 Pa時(shí)，得一條直線，斜率為零，Na2SO3的相對(duì)含量增加到19.89%；而當(dāng)壓力為1.96×105 Pa時(shí)，斜率為零，但Na2SO3的相對(duì)含量沒(méi)有增加，主要原因是壓力過(guò)大、流速過(guò)快，助濾劑沒(méi)有起到吸附雜質(zhì)的作用?？梢?jiàn)，

22、壓力為2.45×104 Pa和1.96×105 Pa的過(guò)濾效果不好，是不可取的。所以，最佳過(guò)濾壓力的選取應(yīng)在(4.90～9.80)×104Pa的范圍之間。</p><p><b>　　3 結(jié)論</b></p><p>　　采用硅藻土作助濾劑進(jìn)行處理萘酚類染料工業(yè)廢水回收亞硫酸鈉的過(guò)濾試驗(yàn)結(jié)果表明：選用預(yù)涂5.0×10-3 kg(

23、1.30kg/m2)助濾劑，主體過(guò)濾用量應(yīng)為0.50×10-2 kg/L；壓力應(yīng)在(4.90～9.80)×104 Pa的范圍之間選取。過(guò)濾液中的亞硫酸鈉的含量可增加到23.92%，加熱濃縮濾液，去除多余水分和少量酚類，干燥后可得到白色的亞硫酸鈉晶體，其回收率為87.33%，純度為89.81%。采用這種方法，能使被過(guò)濾的液體流速在總體上比篩網(wǎng)過(guò)濾快、流出的濾液澄清度好(淺粉色)、亞硫酸鈉的回收率高(篩網(wǎng)過(guò)濾為74.71

24、%)、含量增加(篩網(wǎng)過(guò)濾為14.84%)、純度提高(篩網(wǎng)過(guò)濾為68.14%)。</p><p>　　據(jù)資料報(bào)道：近年來(lái)，人們發(fā)現(xiàn)不少微生物及其所分泌的大分子或高分子化合物具有使微細(xì)顆粒疏水絮凝的功能。研究結(jié)果也證實(shí)，某些微生物的衍生物確實(shí)既可以加速顆粒沉降，提高物料過(guò)濾速度，又能降低濾餅水分。此種生化方法不僅可以產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)難以合成的理想的分子結(jié)構(gòu)的助濾劑，而且原料來(lái)源也不像化學(xué)反應(yīng)那樣要求嚴(yán)格。因此，采用助濾劑