废水中含有氯化钠和硫酸钠两种盐,如何实现氯化钠和硫酸钠的有效分离?
2024-06-04 [ 129]

  废水中含有硫酸钠(Na2SO4)和氯化钠(NaCl)时,可以通过多种方法实现它们的有效分离。以下是一些常用的分离技术:

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  一、蒸发结晶法

  硫酸钠及氯化钠溶液的基本特性

  氯化钠的溶解度如下表:

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  硫酸钠的溶解度情况:

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  从上图表的情况可知:氯化钠随着溶液沸点的升高而溶解度略有增加,但非常平稳。硫酸钠在33-34度形成最大的溶解度,在此温度之前溶解度随着温度升后而增加,此温度之后溶解度随着温度升高而减小。

  硫酸钠、氯化钠三元水盐体系相图:

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  操作步骤:

  初步蒸发浓缩:首先将废水加热并进行蒸发浓缩,随着水分逐渐蒸发,溶液中盐的浓度上升。

  硫酸钠的高温结晶: 当溶液达到特定高温时(一般高于氯化钠饱和温度),硫酸钠由于溶解度相对较低,在此时开始结晶析出。可以通过控制蒸发温度和溶液浓度,促使硫酸钠首先结晶出来,并通过固液分离(如过滤)得到硫酸钠晶体。

  闪蒸降温结晶氯化钠: 分离出硫酸钠后的母液继续进行闪蒸或降温处理,这样在较低温度条件下,氯化钠开始结晶析出,同样通过固液分离收集氯化钠晶体。

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  二、冷冻结晶法

  若废水在低温下,硫酸钠和氯化钠的溶解度差异更为显著,可以考虑通过冷冻结晶,使硫酸钠优先结晶出来,然后通过固液分离回收。

  

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  三、化学沉淀法

  向废水中加入适量的氯化钡(BaCl2)溶液,硫酸钠与氯化钡反应生成硫酸钡(BaSO4)沉淀,通过过滤或沉降分离出硫酸钡。随后对滤液进行蒸发结晶,得到纯净的氯化钠。这种方法适用于硫酸钠与氯化钠比例适宜且硫酸钠含量较高的情况,但需要注意硫酸钡沉淀的妥善处置或资源化利用。

  四、膜法分盐

  膜法分盐是指利用纳滤膜的选择透过性从而实现溶液中一价盐和二价盐有效分离的一种处理工艺。纳滤膜在渗透过程中截留率大于95%的分子直径约为1纳米,因而它被命名为“纳滤膜”。纳滤膜的截留分子量从200-1000,能使90%以上的NaCl透析,适用于脱盐、脱单糖、浓缩等多种工艺。膜结构绝大多数是多层疏松结构,即使在高盐度和低压条件下也具有较高渗透通量,因为无机盐能通过纳滤膜而透析,使得纳滤的渗透压远比反渗透低,这样,在保证一定的膜通量的前提下,纳滤过程所需的外加压力比反渗透低得多。而在同等压力下,纳滤的膜通量则比反渗透大得多。此外,纳滤能使特种浓缩分离设备与脱盐的过程同步进行,所以用纳滤代替反渗透,浓缩过程能有效快速地进行,并达到较大的浓缩倍数。由于具备以上特点,使得纳滤膜可以同时进行脱盐和浓缩,并具有相当快的处理速度。用纳滤对不同粒径的无机盐进行分离具有常温无破坏、低成本、收率高的特点。纳滤膜能有效脱除高浓盐水中的有机物和二价盐,能使90%以上的氯化钠透析,同时富集大量硫酸根的浓液可以采取热法析硝或冷冻析硝工艺结晶出高纯度的十水硫酸钠。

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  五、选择性溶剂萃取法

  使用对硫酸钠和氯化钠具有选择性溶解能力的溶剂,如某些离子液体或有机溶剂,将硫酸钠优先萃取出来,然后再通过反萃取或蒸发等方式回收氯化钠。这种方法适用于特定条件下的废水,需考虑溶剂的选择、回收以及可能存在的环境影响。

  六、结晶浮选法

  在特定条件下,通过添加适当的表面活性剂或调整pH值,使得硫酸钠和氯化钠形成不同类型的晶体,其中一种可能具有更好的浮选性能。通过浮选分离,可以将两者有效分离。这种方法对操作条件和添加剂的选择要求较高。

  实际应用中,应根据废水的具体组成、浓度、处理规模、经济成本以及环保要求等因素,选择或组合上述方法进行硫酸钠与氯化钠的有效分离。在设计分离工艺时,还需考虑副产物的处理、资源化利用以及整个过程的能源效率和环境影响。

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