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自紡絲車間，經過工廠的基本處理以后，還會存在多種污染物質及硫化氫、二硫化碳氣體，如果直接將其排放至自然環(huán)境中，將會對河流、地下水造成影響，違背了可持續(xù)發(fā)展政策的要求。如果采用恰當的方式將廢水中的物質提取出來并加以利用，則可以落實回收再利用的基本方針，獲取更多的生態(tài)效益與社會效益。

1、對硫酸根處理與資源化的實驗

1.1 pH值與濃度

在10個經過清潔的燒杯中，分別加入100mL的粘膠短纖維酸性廢水，并對其進行的編號（1號~10號）。使用氫氧化鈉將燒杯中廢水的pH值調制1.2（原水）、2、3、4、5，將其分成兩組，其中在1號~5號的燒杯中，依據硫酸根與碳酸鋇的摩爾比1∶1，將碳酸鋇加入其中；6號~10號的燒杯中，依據硫酸根與氯化鋇的摩爾比1∶1，將氯化鋇加入其中。經過攪拌后將其沉淀30分鐘，然后過濾，分別檢測濾液的硫酸根濃度、pH值。

1.2 氯化鋇、碳酸鋇量

在經過清潔的8個燒杯中，分別加入100毫升的粘膠短纖維酸性廢水，并對其進行的編號（1號~8號），其中1號~4號、5號~8號，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，經過攪拌后將其沉淀30分鐘，然后過濾，分別檢測濾液的硫酸根的濃度。

1.3 攪拌時間、速度

在經過清潔的16個燒杯中，分別加入100mL的粘膠短纖維酸性廢水，對其進行的編號（1號~16號），將其分為4組，依據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/分鐘），沉淀的時間為10分鐘、20分鐘、30分鐘、40分鐘。完成靜置以后，對燒杯中的廢水進行過濾，檢測濾液中硫酸根的濃度。

1.4 反應溫度

在經過清潔的8個燒杯中，分別加入100mL的粘膠短纖維酸性廢水，并對其進行編號（1號~8號），其中1號~4號、5號~8號分別按照硫酸根、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，分別將燒杯加熱，保證其溫度為20℃、40℃、70℃和80℃，經過30分鐘以后，將燒杯中的液體過濾，檢測硫酸根的濃度。

2、分析硫酸根處理與資源化的實驗結果

2.1 pH值對硫酸根沉淀的影響

經過上述實驗可以發(fā)現，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值只能檢測到氫離子的數值。當pH值等于1.2時（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值并沒有發(fā)生較大的變化。當pH值≥3時，氫氧化鈉就會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產生二氧化碳、碳酸氫根等，故而pH值的變化較大。

由于試驗中將廢水的pH值調至不同的程度，當pH值越小，使用碳酸鋇去除硫酸根的效果就越明顯，其化學方程式為：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，就要將碳酸鋇溶解，釋放其中的鋇離子。當廢水中氫離子的濃度較大時，就會發(fā)生以下兩個反應：Ba2++CO32-+2H++SO42-=BaSO4↓+H2O+CO2↑、Ba2++CO32-+H++SO42-=BaSO4↓+HCO3-，進而保障在最快的時間內生成硫酸鋇，減少廢水中硫酸根的含量。同時，當pH值小，氯化鋇去除硫酸根的效果則不明顯，主要是由于當氫離子的濃度較大時，廢水中就會發(fā)生BaSO4+H+=Ba2++HSO4-的化學反應，將沉淀的硫酸鋇溶解。在酸性條件下，硫酸根與碳酸鋇反應生成的硫酸鋇較多，所以對于原水來說，碳酸鋇處理硫酸根的效果要優(yōu)于氯化鋇。

2.2 氯化鋇、碳酸鋇量對硫酸根沉淀的影響

經過對上述實驗結果的分析與比較發(fā)現：隨著氯化鋇、碳酸鋇量的增加，濾液中硫酸根的實際濃度就會逐漸降低。當投加的比例為1時，對于硫酸根的去除效果并不明顯；當投加的比例為1.1時，濾液中的鋇離子就會全部消失，也就是說氯化鋇對于去除硫酸根的效果較好，主要是因為廢水中氫離子的濃度較小，無法溶解更多的碳酸鋇，但是并不會影響氯化鋇的反應效果。一般來說，工業(yè)在處理粘膠短纖維酸性廢水時，為了提高硫酸根的去除效果，同時避免水中出現多余的鋇離子，會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，還不會影響處理效果的升華反應，同時盡可能回收利用廢水中的硫酸根，避免廢水發(fā)生導電現象。

2.3 攪拌時間、速度對硫酸根沉淀的影響

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的反應時間，為了使其能夠得到充分溶解、反應，應該對其進行攪拌，但是需要掌握攪拌時間對處理硫酸根效果的影響。在實驗中提到，針對不同序號的燒杯采用不同速度、時間的攪拌方式，加之對實驗結果的分析，可以發(fā)現：攪拌時間、速度對硫酸根沉淀效果的影響有著明顯的差異，攪拌的速度越快、時間越長，碳酸鋇越能夠充分溶解。主要是因為碳酸鋇難溶于水，通過攪拌能夠加快其溶解的速度，進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，實現處理廢水的目的。但是，當攪拌時間大于30分鐘、攪拌速度高于1240轉/分鐘時，碳酸鋇與硫酸根的反應將會消失，故應該選擇攪拌時間小于30分鐘，速度在1240轉/分鐘以下。

2.4 反應溫度對硫酸根沉淀的影響

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于處理、資源化硫酸根效果的影響。在實驗中，將不同燒杯中的廢水設定了不同的溫度，依據對實驗結果的分析可以發(fā)現：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。主要是因為，當溫度變高時，硫酸鋇的溶解程度就會不斷降低，所以能夠增強硫酸根的沉淀效果。所以，對于普通企業(yè)來說，并不需要將粘膠短纖維酸性廢水進行降溫處理，便可直接將一定數量的氯化鋇、碳酸鋇置入廢水中，完成對硫酸根的處理。

從上述實驗可以發(fā)現，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，并且其處理的效果明顯，能夠去除97.6%或以上的硫酸根，同時對廢水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，對于儲存、使用的要求較高，一旦使用不當，可能導致廢水中的鋇離子超標，不利于對水的管理。與之相比，碳酸鋇的成本降低，且具有較強的安全性，與碳酸根發(fā)生反應以后不會產生有害物質。

3、結語

綜上所述，粘膠短纖維酸性廢水中含有大量的硫酸根，如果不對其進行處理將會嚴重污染水資源，所以相關企業(yè)、部門需要通過恰當的方式進行處理，并盡可能將其資源化。以此為基礎，粘膠短纖維酸性廢水中的硫酸根經過與氯化鋇、碳酸鋇的反應，生成了其他的物質，增強了處理的效果，但由于碳酸鋇的安全程度更好，所以可以將其應用在硫酸根的處理中。（來源：唐山三友化工股份有限公司）