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,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,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。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,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,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-,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-,进而保障在快的时间内生成硫酸钡,减少废水中硫酸根的含量。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,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,并不会影响氯化钡的反应效果。一般来说,工业在处理粘胶短纤维酸性废水时,为了提高硫酸根的去除效果,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,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,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,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。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。