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探究次氯酸钠废水处理工艺的研究进展
摘要：气相法白炭黑是利用四氯化硅或甲基三氯硅烷等硅的卤化物在氢氧火焰中高温水解制得原生粒子，其在生成的过程中会产生大量的Cl2等废气，通过碱液对Cl2进行处理的过程中会生成NaClO等废水问题。采用紫外光催化+过氧化氢法的组合处理工艺，通过对NaClO废水处理工艺的研究，获得一套成熟的处理NaClO废水的工艺方案，有效地减少了NaClO废水对环境的污染，同时提高了其经济效益。经过4个月的运行，出水可稳定达标。
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气相法白炭黑是利用四氯化硅或甲基三氯硅烷等硅的卤化物在氢氧火焰中高温水解制得原生粒子，原生粒子粒径在7～40nm。原生粒子经聚集碰撞后形成微米级的聚集体，聚集体与高温水解生成的废气一起进入高效分离器进行气固分离。从高效分离器顶部出来的废气再进入废气处理系统。HCl、Cl2和夹带的少量SiO2的尾气，与喷淋液在填料塔中进行逆流接触，进行传质和传热，尾气中的HCl气体在水溶液中的溶解度远远大于Cl2，HCl气体经过三级逆流吸收，液体上方的HCl的饱和蒸汽压几乎为零，得到浓度30%的副产品盐酸；为了达到零排放以及进一步吸收副反应产生的C12，采用一定浓度的离子碱吸收剩余的HCl和C12，最后得到的即为次氯酸钠废水。该废水中含有较高浓度的氯化钠以及少量的游离氯和二氧化硅颗粒，此类废水对环境危害较大，需要进行处理后方能排放或回用。为了解决NaClO废水问题，本文进行了相关处理方案的研究与设计。
1、设计进出水水质水量
1.1 设计进水水质水量
目前生产废水产生量为80t/d。根据调查及水质分析结果，水质情况参数详细情况见表1。
1.2 设计出水水质水量
本项目生产废水的处理要求为：
分解废水中的游离氯，使其浓度达到较低的数值；
分离出废水中胶体硅及悬浮物。
废水满足上述要求后回用于生产，具体水质水量情况见表2。
2、工艺设计
湖北汇富纳米材料有限公司10 000t/a气相法二氧化硅产品，该产品在生产过程中产生氯气废气，用液碱吸收产水次氯酸钠废水，此类废水外排对环境会产生较严重污染，同时废水含有较高盐分，也具有一定回收价值，为了解决此问题，公司建立了一套光催化+过氧化氢还原处理次氯酸钠废水工艺。废水处理工艺流程见图1。
工艺流程：次氯酸钠废水经调节池收集后，通过水泵将废水泵入光催化分解器，在紫外光照射的条件下，加快废水中的次氯酸钠分解；经过光催化分解器去除大量次氯酸钠的废水在自流作用下进入还原反应池，在过氧化氢参与的情况下，残余的次氯酸钠被还原，生成NaCl、水和O2；经过光照分解，还原之后的次氯酸钠废水通过水泵提升进入陶瓷膜过滤装置滤掉胶体、悬浮物、颗粒杂质SiO2和浊度等；通过正常反洗、CBE化学清洗，清洗掉膜表面污堵，恢复膜的通量。
光催化分解有机、无机污染物是当今公认的最前沿最有效的处理技术，光催化分解反应器成功解决了光催化技术的工业化运用难题。由于本项目废水中次氯酸钠的含量较高，常规方法使其完全分解需要较长的时间和场所，且该废水挥发之后会产生刺激性气味，很难用常规方法处理，所以我方采用组合式催化法进行处理。组合式光催化氧化法是利用UV照射系统，即在紫外光的照射下产生价带空穴(h+)和导带电子(e-)。其中价带空穴是一种强氧化剂，而导带电子是一种强还原剂。因此大多数有机物都能被光生载流子直接或间接地氧化或还原。同时表面的高活性的光生电子具有很强的还原能力，可以大大促进次氯酸钠分解。
3、调试处理情况
3.1 处理能力
处理能力3.0m3/h(24h处理量72m3/d)，与设计值一致。原水进入光催池。
3.2 游离氯处理效果
调试期间汇富车间来水游离氯6 000～8 000mg/L以上，经过光催化处理后游离氯值明显下降，同时可以看出光催化处理游离氯能力在2 000mg/L左右，去除有效氯是可行的(图2)。
经过光催化处理后的盐水，投加一定比例过氧化氢，游离氯继续分解，产水有效氯稳定控制≤10mg/L。(图3)
3.3 其他指标水质情况
原水与产水水质对比见表3。
3.4 汇富盐水在实验电解槽运行情况
取汇富淡盐水作为化盐水进行电解实验，其各项指标分析结果如表4所示。
具体操作流程如下：
(1) 向汇富淡盐水中加入车间用工业盐，充分溶解后盐水中NaCl含量为290～300g/L。
(2) 利用陶瓷膜设备将溶解后饱和盐水中的固体悬浮物去除掉，处理后的溶液利用螯合树脂吸附溶液中的金属离子，使金属离子含量满足进实验电解槽的要求。
(3) 最后将精制后的盐水送实验电解槽进行电解，监测电解槽运行过程中槽电压长期运行的稳定性。
本次实验采用连续运行方式，前期3组实验电解槽均使用生产上用精制盐水，待电槽各项指标运行稳定后，将1#和2#电槽盐水切换成上述处理后的盐水，作为平行组，3#电槽继续使用生产上用精制盐水，作为对照组。
实验运行趋势图如图4所示。
从图4可以看出，1#和2#电槽盐水切换成汇富盐水后，电解槽槽电压未出现较大波动，运行平稳。
4、结束语
从近期调试情况来看，产水中各监测指标(游离氯、TOC、Ca2++Mg2+、Si等)均比较稳定，游离氯及TOC含量均满足离子膜电解要求，Si含量稍高，Ca2++Mg2+利用螯合树脂处理后也能满足电解要求。
此次利用汇富淡盐水作为化盐水，取用的汇富淡盐水也具有代表性，各项分析指标均在监测数据范围内，进行实验型离子膜电解实验，槽电压运行平稳。经过4个月的运行，出水可稳定达标。
参考文献：
[1]刘忠臣,向秋林,刘会武,等.碱性含铀废水处理实验研究[J].铀矿冶,2019,38(2):137-140.
[2]邹家庆.工业废水处理技术[M].北京:化学工业出版社,2003.
张浩,胡丹,杨松,吴浩.次氯酸钠废水处理工艺研究[J].化工设计通讯,2021,47(04):165-166.
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针对太阳能制氢系统，Ratlamwala等[5]模拟一个由吸收冷却器和光伏组件组成的混合系统，用于制冷和制氢。该研究以迪拜为例，分析了其系统的制氢速率和能效比；Ahmadi等[6]利用TRNSYS和Matlab软件对加拿大多伦多的混合太阳能和燃料电池能源系统进行热力学分析。该系统的效率为39%，炎热天气下电力生产和冷却能力较高，适合零能耗建筑应用；Ozden等[7]分析了太阳能-氢能的混合可再生能源系统。
2023-12-28
低分子量聚丙烯酸（PAA）主要用作分散剂、减水剂等[1,2]，应用领域非常广泛，成为近年来的研究热点。高凤芹等[3]以水为溶剂，过硫酸铵为引发剂，正十二硫醇为链转移剂，合成了低分子量PAA。王少鹏等[4]以水为溶剂，过硫酸铵为引发剂，亚硫酸氢钠为链转移剂，合成了低分子量PAA。聚合反应条件对PAA的分子量特别是分子量的良好可控性影响较大。
2023-12-04
研究表明，低温会影响引气剂作用效果和混凝土孔结构的形成,甚至比海拔高度产生的低气压带来的影响更大,而不同种类引气剂在混凝土中的作用效果随温度的变化有差异。由于混凝土材料的复杂性，为了更好地阐明不同种类引气剂作用效果的温度敏感性，需要研究溶液中引气剂起泡和稳泡能力随温度的变化及影响机制。
2023-09-18
大体积混凝土构件在进行施工浇筑时，由于水泥中矿物质进行水化反应会释放出大量的热量，而混凝土材料本身导热性较差，混凝土构件内部往往具有较高的温度，而其表面由于与外界空气直接接触，温度较低。这种内外的温度差，使得混凝土表面产生拉应力，而过大的拉应力会使混凝土出现裂缝，从而对工程安全形成隐患。
2023-09-18
硫酸盐腐蚀和氯化物腐蚀是造成混凝土结构损坏的关键因素，来自外界环境中或者混凝土自身内部的SO42-与水泥水化产物发生的一系列的化学反应引起混凝土的破坏称为硫酸盐侵蚀破坏。实际侵蚀过程中会伴随很多次生过程，如盐结晶和镁盐侵蚀，这些额外的侵蚀会加重混凝土结构的破坏。
2023-09-12
石灰石粉因其来源较为广泛，再生资源利用率高，不受地域环境条件限制，粉磨能耗相对较低，价格明显优于其他胶凝材料，因此在预拌混凝土中使用石灰石粉能产生良好的环保效益和经济效益。大量研究表明，石灰石粉化学结构相对稳定，在混凝土中掺入适量石灰石粉，不但能够降低其他胶凝材料的使用量，还能提升混凝土的部分性能。
2023-09-07
根据《建设用砂》GB/T14684-2011定义，机制砂是指经除土处理，由机械破碎、筛分制成的，粒径小于4.75mm的岩石、矿山尾矿或工业废渣颗粒，但不包括软质、风化的颗粒。近年来，随着我国经济的持续发展与城镇化进程不断推进，混凝土供应量日益增长，细骨料作为混凝土的主要原材料之一，其需求量也大。
2023-09-07
在我国北方地区尤其是东北的冰冻季节很长，冬季温度常年在0℃以下，自然条件对建筑工程材料的影响非常大，常常导致建筑材料出现冻融破坏、建筑物使用寿命下降。以水泥为主的胶凝材料作为混凝土材料最为重要的组成部分之一，胶凝材料本身的强度和耐冻性能决定着混凝土的强度和耐冻性，所以开发一种强度高、耐久性较好的新型胶凝材料非常具有实用价值。
2023-09-07
混凝土的原材料主要有水泥、矿渣、粉煤灰、砂、石等，其中砂、石骨料占比最大。近年来随着河砂资源的短缺，由天然岩石破碎而来的机制砂在混凝土中的应用比例越来越大，如若岩石放射性超标，则由其生产的砂、石放射性均超标，势必会导致所制备混凝土的放射性超标风险加大。据研究，我国南方几省的花岗岩平均放射性水平较高。
2023-09-07
EPS混凝土是一种轻质环保的混凝土，采用EPS全部代替或部分代替混凝土中的砂石集料制备而成，密度通常低于1 800 kg/m3。EPS混凝土主要用于建筑围护结构、墙体、预制构件、组合结构、保温隔热、垫层、填充以及装饰装修等有轻质或建筑节能等要求的混凝土工程。EPS混凝土比其他轻骨料混凝土具有更多的优点。
2023-09-04我要评论
期刊名称：江西化工
期刊人气：727
主管单位：江西省石化集团公司
主办单位：江西省化学工业研究所,江西化学化工学会
出版地方：江西
专业分类：化工
国际刊号：1008-3103
国内刊号：36-1108/TQ
创刊时间：1985年
发行周期：双月刊
期刊开本：大16开
见刊时间：7-9个月
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2021-04-28
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上传者：管理员
