粘膠短纖維酸性廢水中硫酸根的處理
通常情況下，粘膠短纖維酸性廢水來(lái)自紡絲車間，經(jīng)過(guò)工廠的基本處理以后，還會(huì)存在多種污染物質(zhì)及硫化氫、二硫化碳?xì)怏w，如果直接將其排放至自然環(huán)境中，將會(huì)對(duì)河流、地下水造成影響，違背了可持續(xù)發(fā)展政策的要求。如果采用恰當(dāng)?shù)姆绞綄U水中的物質(zhì)提取出來(lái)并加以利用，則可以落實(shí)回收再利用的基本方針，獲取更多的生態(tài)效益與社會(huì)效益。
1、對(duì)硫酸根處理與資源化的實(shí)驗(yàn)
1.1 pH值與濃度
在10個(gè)經(jīng)過(guò)清潔的燒杯中，分別加入100mL的粘膠短纖維酸性廢水，并對(duì)其進(jìn)行的編號(hào)（1號(hào)~10號(hào)）。使用氫氧化鈉將燒杯中廢水的pH值調(diào)制1.2（原水）、2、3、4、5，將其分成兩組，其中在1號(hào)~5號(hào)的燒杯中，依據(jù)硫酸根與碳酸鋇的摩爾比1∶1，將碳酸鋇加入其中；6號(hào)~10號(hào)的燒杯中，依據(jù)硫酸根與氯化鋇的摩爾比1∶1，將氯化鋇加入其中。經(jīng)過(guò)攪拌后將其沉淀30分鐘，然后過(guò)濾，分別檢測(cè)濾液的硫酸根濃度、pH值。
1.2 氯化鋇、碳酸鋇量
在經(jīng)過(guò)清潔的8個(gè)燒杯中，分別加入100毫升的粘膠短纖維酸性廢水，并對(duì)其進(jìn)行的編號(hào)（1號(hào)~8號(hào)），其中1號(hào)~4號(hào)、5號(hào)~8號(hào)，分別按照硫酸根、與氯化鋇、碳酸鋇的摩爾比1.1、1、0.95、0.9，將氯化鋇、碳酸鋇加入燒杯中，經(jīng)過(guò)攪拌后將其沉淀30分鐘，然后過(guò)濾，分別檢測(cè)濾液的硫酸根的濃度。
1.3 攪拌時(shí)間、速度
在經(jīng)過(guò)清潔的16個(gè)燒杯中，分別加入100mL的粘膠短纖維酸性廢水，對(duì)其進(jìn)行的編號(hào)（1號(hào)~16號(hào)），將其分為4組，依據(jù)硫酸根與碳酸鋇的摩爾比1∶1，將碳酸鋇加入燒杯中。4組燒杯攪拌的速度分別為：635、1240、1700、2050（單位為轉(zhuǎn)/分鐘），沉淀的時(shí)間為10分鐘、20分鐘、30分鐘、40分鐘。完成靜置以后，對(duì)燒杯中的廢水進(jìn)行過(guò)濾，檢測(cè)濾液中硫酸根的濃度。
1.4 反應(yīng)溫度
在經(jīng)過(guò)清潔的8個(gè)燒杯中，分別加入100mL的粘膠短纖維酸性廢水，并對(duì)其進(jìn)行編號(hào)（1號(hào)~8號(hào)），其中1號(hào)~4號(hào)、5號(hào)~8號(hào)分別按照硫酸根、氯化鋇、碳酸鋇的摩爾比1∶1，將氯化鋇、碳酸鋇加入廢水中。同時(shí)，分別將燒杯加熱，保證其溫度為20℃、40℃、70℃和80℃，經(jīng)過(guò)30分鐘以后，將燒杯中的液體過(guò)濾，檢測(cè)硫酸根的濃度。
2、分析硫酸根處理與資源化的實(shí)驗(yàn)結(jié)果
2.1 pH值對(duì)硫酸根沉淀的影響
經(jīng)過(guò)上述實(shí)驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)，將碳酸鋇加入廢水中，除了原液之外其他濾液的pH值為7.3。由于硫酸屬于中強(qiáng)酸，加之粘膠短纖維酸性廢水中的硫酸根存在緩沖體系，而pH值只能檢測(cè)到氫離子的數(shù)值。當(dāng)pH值等于1.2時(shí)（原水），廢水中硫酸根的濃度等于0.2542mol/L，其中氫離子的消耗量較小，因此原水中的pH值并沒(méi)有發(fā)生較大的變化。當(dāng)pH值≥3時(shí)，氫氧化鈉就會(huì)破壞廢水中硫酸根的緩沖體系，所以將碳酸鋇納入其中就會(huì)產(chǎn)生二氧化碳、碳酸氫根等，故而pH值的變化較大。
由于試驗(yàn)中將廢水的pH值調(diào)至不同的程度，當(dāng)pH值越小，使用碳酸鋇去除硫酸根的效果就越明顯，其化學(xué)方程式為：BaCO3+SO42-=BaSO4↓+CO32-，但是碳酸鋇屬于固體很難溶于水中，為保障其能夠得到充分的反應(yīng)，就要將碳酸鋇溶解，釋放其中的鋇離子。當(dāng)廢水中氫離子的濃度較大時(shí)，就會(huì)發(fā)生以下兩個(gè)反應(yīng)：Ba2++CO32-+2H++SO42-=BaSO4↓+H2O+CO2↑、Ba2++CO32-+H++SO42-=BaSO4↓+HCO3-，進(jìn)而保障在最快的時(shí)間內(nèi)生成硫酸鋇，減少?gòu)U水中硫酸根的含量。同時(shí)，當(dāng)pH值小，氯化鋇去除硫酸根的效果則不明顯，主要是由于當(dāng)氫離子的濃度較大時(shí)，廢水中就會(huì)發(fā)生BaSO4+H+=Ba2++HSO4-的化學(xué)反應(yīng)，將沉淀的硫酸鋇溶解。在酸性條件下，硫酸根與碳酸鋇反應(yīng)生成的硫酸鋇較多，所以對(duì)于原水來(lái)說(shuō)，碳酸鋇處理硫酸根的效果要優(yōu)于氯化鋇。
2.2 氯化鋇、碳酸鋇量對(duì)硫酸根沉淀的影響
經(jīng)過(guò)對(duì)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析與比較發(fā)現(xiàn)：隨著氯化鋇、碳酸鋇量的增加，濾液中硫酸根的實(shí)際濃度就會(huì)逐漸降低。當(dāng)投加的比例為1時(shí)，對(duì)于硫酸根的去除效果并不明顯；當(dāng)投加的比例為1.1時(shí)，濾液中的鋇離子就會(huì)全部消失，也就是說(shuō)氯化鋇對(duì)于去除硫酸根的效果較好，主要是因?yàn)閺U水中氫離子的濃度較小，無(wú)法溶解更多的碳酸鋇，但是并不會(huì)影響氯化鋇的反應(yīng)效果。一般來(lái)說(shuō)，工業(yè)在處理粘膠短纖維酸性廢水時(shí)，為了提高硫酸根的去除效果，同時(shí)避免水中出現(xiàn)多余的鋇離子，會(huì)將投加氯化鋇的比例控制在0.95~1.0，盡可能的接近于1。通過(guò)這樣的處理方式，不僅能夠降低廢水中硫酸根的濃度，還不會(huì)影響處理效果的升華反應(yīng)，同時(shí)盡可能回收利用廢水中的硫酸根，避免廢水發(fā)生導(dǎo)電現(xiàn)象。
2.3 攪拌時(shí)間、速度對(duì)硫酸根沉淀的影響
由于在粘膠短纖維酸性廢水加入的碳酸鋇屬于難溶固體，所以在酸性條件下需要較長(zhǎng)的反應(yīng)時(shí)間，為了使其能夠得到充分溶解、反應(yīng)，應(yīng)該對(duì)其進(jìn)行攪拌，但是需要掌握攪拌時(shí)間對(duì)處理硫酸根效果的影響。在實(shí)驗(yàn)中提到，針對(duì)不同序號(hào)的燒杯采用不同速度、時(shí)間的攪拌方式，加之對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析，可以發(fā)現(xiàn)：攪拌時(shí)間、速度對(duì)硫酸根沉淀效果的影響有著明顯的差異，攪拌的速度越快、時(shí)間越長(zhǎng)，碳酸鋇越能夠充分溶解。主要是因?yàn)樘妓徜^難溶于水，通過(guò)攪拌能夠加快其溶解的速度，進(jìn)而加快碳酸鋇與粘膠短纖維酸性廢水中硫酸根發(fā)生反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)處理廢水的目的。但是，當(dāng)攪拌時(shí)間大于30分鐘、攪拌速度高于1240轉(zhuǎn)/分鐘時(shí)，碳酸鋇與硫酸根的反應(yīng)將會(huì)消失，故應(yīng)該選擇攪拌時(shí)間小于30分鐘，速度在1240轉(zhuǎn)/分鐘以下。
2.4 反應(yīng)溫度對(duì)硫酸根沉淀的影響
通常情況下，粘膠短纖維酸性廢水的溫度在70℃~80℃，因此需要考慮溫度對(duì)于處理、資源化硫酸根效果的影響。在實(shí)驗(yàn)中，將不同燒杯中的廢水設(shè)定了不同的溫度，依據(jù)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析可以發(fā)現(xiàn)：廢水的溫度越高，氯化鋇、碳酸鋇去除廢水中硫酸根的效果就越明顯。主要是因?yàn)椋?dāng)溫度變高時(shí)，硫酸鋇的溶解程度就會(huì)不斷降低，所以能夠增強(qiáng)硫酸根的沉淀效果。所以，對(duì)于普通企業(yè)來(lái)說(shuō)，并不需要將粘膠短纖維酸性廢水進(jìn)行降溫處理，便可直接將一定數(shù)量的氯化鋇、碳酸鋇置入廢水中，完成對(duì)硫酸根的處理。
從上述實(shí)驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)，氯化鋇、碳酸鋇能夠在原水的溫度、pH值下與硫酸根發(fā)生反應(yīng)，并且其處理的效果明顯，能夠去除97.6%或以上的硫酸根，同時(shí)對(duì)廢水pH值的影響的較小。雖然將氯化鋇投放在廢水中，也能夠獲得較高的處理效果，但是由于其自身屬于劇毒物質(zhì)，對(duì)于儲(chǔ)存、使用的要求較高，一旦使用不當(dāng)，可能導(dǎo)致廢水中的鋇離子超標(biāo)，不利于對(duì)水的管理。與之相比，碳酸鋇的成本降低，且具有較強(qiáng)的安全性，與碳酸根發(fā)生反應(yīng)以后不會(huì)產(chǎn)生有害物質(zhì)。
3、結(jié)語(yǔ)
綜上所述，粘膠短纖維酸性廢水中含有大量的硫酸根，如果不對(duì)其進(jìn)行處理將會(huì)嚴(yán)重污染水資源，所以相關(guān)企業(yè)、部門需要通過(guò)恰當(dāng)?shù)姆绞竭M(jìn)行處理，并盡可能將其資源化。以此為基礎(chǔ)，粘膠短纖維酸性廢水中的硫酸根經(jīng)過(guò)與氯化鋇、碳酸鋇的反應(yīng)，生成了其他的物質(zhì)，增強(qiáng)了處理的效果，但由于碳酸鋇的安全程度更好，所以可以將其應(yīng)用在硫酸根的處理中。（來(lái)源：唐山三友化工股份有限公司）