離子膜法燒堿裝置淡鹽水化學(xué)脫氯工藝的改進(jìn)

李文超

(江蘇海瀾正和環(huán)境科技有限公司,江蘇 南京 210000)

離子膜法燒堿裝置淡鹽水化學(xué)脫氯工藝的改進(jìn)

李文超

(江蘇海瀾正和環(huán)境科技有限公司,江蘇 南京 210000)

目前離子膜法燒堿裝置淡鹽水化學(xué)脫氯工藝的應(yīng)用比較廣泛，本文探討該工藝的改進(jìn)措施，希望對(duì)相關(guān)工作有所幫助。關(guān)鍵詞：離子膜法燒堿 淡鹽水 化學(xué)脫氯 改進(jìn)

離子膜法燒堿生產(chǎn)技術(shù)的實(shí)際運(yùn)用過(guò)程中，通常是經(jīng)過(guò)真空物理脫氯之后，再實(shí)施化學(xué)脫氯，所采用的工藝一般都比較成熟，比較固定，其中在化學(xué)脫氯的過(guò)程中，為了處理鹽水中的游離氯，通常采用亞硫酸鈉來(lái)進(jìn)行處理，本文在此就針對(duì)亞硫酸鈉處理鹽水中游離氯這一環(huán)節(jié)，探討離子膜法燒堿裝置淡鹽水化學(xué)脫氯工藝的改進(jìn)，為相關(guān)工作開(kāi)辟思路。

1 傳統(tǒng)離子膜法燒堿裝置淡鹽水化學(xué)脫氯工藝的不足

在傳統(tǒng)離子膜法燒堿裝置淡鹽水化學(xué)脫氯工藝中，亞硫酸鈉脫氯技術(shù)比較成熟，脫氯過(guò)程比較簡(jiǎn)潔，對(duì)脫氯工藝的控制也比較簡(jiǎn)便，但是傳統(tǒng)的脫氯技術(shù)也存在一些不足，亞硫酸鈉發(fā)生氧化之后，會(huì)產(chǎn)生一定量的硫酸根，導(dǎo)致脫氯系統(tǒng)中聚集大量的硫酸根，一旦硫酸根的濃度過(guò)大，就會(huì)對(duì)離子膜電解裝置的穩(wěn)定性產(chǎn)生很大干擾，由此可見(jiàn)，在傳統(tǒng)離子膜法燒堿裝置淡鹽水化學(xué)脫氯工藝中，一定要有效除去系統(tǒng)中的硫酸根，這樣才能維持整個(gè)系統(tǒng)的良好運(yùn)行，就眼下來(lái)看，除去硫酸根的措施主要包括以下兩種：第一種方法是采用氯化鋇，使硫酸根與氯化鋇發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而生成硫酸鋇，硫酸鋇沉淀之后通過(guò)澄清桶沉降，最終就可以進(jìn)行壓濾處理，將固廢硫酸鋇排出系統(tǒng)。第二種方法主要是采用反滲透膜，反滲透膜可以將硫酸鈉脫除，在經(jīng)過(guò)冷凍結(jié)晶以及離心脫除水分之后，可以產(chǎn)生固體硫酸鈉晶體。以上兩種方法雖然能夠?qū)⒘蛩徕c從系統(tǒng)中脫除，但是都會(huì)增加系統(tǒng)運(yùn)行的成本，都需要投入更多的人力、物力，并且以上兩種方法都會(huì)產(chǎn)生硫酸鈉固體廢棄物，如何妥善處理固體廢棄物，也成為了一個(gè)難題[1]。

2 傳統(tǒng)離子膜法燒堿裝置淡鹽水化學(xué)脫氯工藝的改進(jìn)

在本次研究中，為了對(duì)傳統(tǒng)離子膜法燒堿裝置淡鹽水化學(xué)脫氯工藝進(jìn)行改進(jìn)，采用了過(guò)氧化氫，用其取替亞硫酸鈉，在真空物力脫除環(huán)節(jié)之后，通過(guò)過(guò)氧化氫來(lái)脫除鹽水中的游離氯。在實(shí)際研究過(guò)程中，需要確定游離氯與過(guò)氧化氫的最佳反應(yīng)狀況，并且需要仔細(xì)研究過(guò)氧化氫與游離氯的反應(yīng)原理，因此筆者進(jìn)行了試驗(yàn)，試驗(yàn)過(guò)程主要包括以下五個(gè)環(huán)節(jié)。

首先測(cè)試過(guò)氧化氫與游離氯在酸性環(huán)境下的反應(yīng)情況，筆者采用氯氣對(duì)硫酸進(jìn)行干燥，之后對(duì)干燥后的硫酸進(jìn)行脫氯，取樣完成之后適當(dāng)加入過(guò)氧化氫，一直到不再產(chǎn)生氣泡為止，之后進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果顯示，樣本中不存在游離氯，因此可以看出，在存在硫酸的情況下，也就是酸性環(huán)境中，氯氣能夠與過(guò)氧化氫發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而生成氧氣。

其次測(cè)試過(guò)氧化氫與游離氯在堿性環(huán)境下的反應(yīng)情況，準(zhǔn)備次氯酸鈉溶液，適當(dāng)在樣本中加入過(guò)氧化氫，一直到不再產(chǎn)生氣泡為止，之后進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果顯示，次氯酸鈉中的游離氯全部反應(yīng)。因此可以看出，不僅是在酸性環(huán)境中氯氣能夠與過(guò)氧化氫發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，同樣在堿性環(huán)境中，游離氯也能夠與過(guò)氧化氫發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，而且堿性環(huán)境中游離氯與過(guò)氧化氫的反應(yīng)更加劇烈。

再次，仿制含氯淡鹽水，并通過(guò)調(diào)節(jié)pH值來(lái)模擬堿性環(huán)境以及酸性環(huán)境，第一步是模擬酸性環(huán)境，通過(guò)加入鹽酸來(lái)調(diào)節(jié)pH值，之后加入過(guò)氧化氫，觀察反應(yīng)效果可知，游離氯與過(guò)氧化氫的化學(xué)反應(yīng)不激烈，同時(shí)反應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)，經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)之后可知，淡鹽水中的游離氯沒(méi)有完全反應(yīng)，淡鹽水中仍然存在游離氯殘留。第二步是模擬堿性環(huán)境，通過(guò)加入氫氧化鈉來(lái)調(diào)節(jié)pH值，之后加入過(guò)氧化氫，觀察反應(yīng)情況可知，游離氯與過(guò)氧化氫的化學(xué)反應(yīng)十分激烈，經(jīng)過(guò)檢測(cè)之后可知，淡鹽水中的游離氯完全反應(yīng)，淡鹽水中不存在游離氯殘留。

第四，取出生產(chǎn)裝置中經(jīng)過(guò)真空脫氯之后的淡鹽水，適當(dāng)加入過(guò)氧化氫，當(dāng)游離氯與過(guò)氧化氫反應(yīng)完成之后進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果顯示，淡鹽水中的游離氯完全反應(yīng)，沒(méi)有殘留。不過(guò)在此環(huán)節(jié)中需要注意，生產(chǎn)裝置中經(jīng)過(guò)真空脫氯之后的淡鹽水含有氯酸鹽，而在檢測(cè)時(shí)需要調(diào)節(jié)pH值，在把pH值調(diào)節(jié)到酸性的過(guò)程中，氯酸鹽會(huì)分解產(chǎn)生新的游離氯，這樣一來(lái)，就會(huì)對(duì)脫除結(jié)果產(chǎn)生影響，由此可見(jiàn)，如果淡鹽水中含有氯酸鹽，一定要科學(xué)的選擇檢測(cè)方法，以保證檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性[2]。

第五，取出生產(chǎn)裝置中經(jīng)過(guò)真空脫氯之后的淡鹽水，在不同pH值以及不同過(guò)量的過(guò)氧化氫下，進(jìn)行脫氯試驗(yàn)，分別將pH值調(diào)節(jié)到10.5-11.0范圍、11.0-11.5范圍、11.5-12.0范圍、12.0-12.5范圍，之后分別測(cè)試反應(yīng)效果，測(cè)試結(jié)果顯示，酸性越強(qiáng)，反應(yīng)效果越差，反之堿性越強(qiáng)，反應(yīng)效果越好。再對(duì)去除游離氯之后的鹽水進(jìn)行氧化還原電位檢測(cè)，結(jié)果顯示，全部在50mV以下。另一方面，在過(guò)量10%、20%、30%的過(guò)氧化氫條件下進(jìn)行測(cè)試，最后通過(guò)反復(fù)的測(cè)試之后，可以得出以下結(jié)論：在堿性環(huán)境下，過(guò)氧化氫可以將游離氯完全脫除，與酸性環(huán)境相比，堿性環(huán)境下過(guò)氧化氫與游離氯的反應(yīng)更加激烈，氧化性更強(qiáng)，反應(yīng)更完全。

3 生產(chǎn)裝置試用結(jié)果

根據(jù)上述試驗(yàn)結(jié)果，筆者結(jié)合傳統(tǒng)的離子膜法燒堿裝置淡鹽水化學(xué)脫氯工藝，改用雙氧水，通過(guò)ORP計(jì)、pH計(jì)來(lái)進(jìn)行在線檢測(cè)儀表進(jìn)行監(jiān)控，同時(shí)仍然使用原有自控閥以及亞硫酸鈉流量計(jì)，僅僅需要加設(shè)輸送泵、過(guò)氧化氫貯槽，通過(guò)調(diào)節(jié)氫氧化鈉的加入量，可以控制pH值，再加入適當(dāng)?shù)倪^(guò)氧化氫，就可以實(shí)現(xiàn)脫氯，同時(shí)可以根據(jù)儀表顯示值，檢測(cè)淡鹽水中的游離氯，每30min進(jìn)行一次取樣分析，分析脫氯之后過(guò)氧化氫以及游離氯的過(guò)量情況。

經(jīng)過(guò)檢測(cè)可知，ORP顯示值處于-60到0mV范圍時(shí)，經(jīng)過(guò)過(guò)氧化氫脫氯之后，淡鹽水中的游離氯完全反應(yīng)，說(shuō)明可以采用過(guò)氧化氫代替亞硫酸鈉，并且使用過(guò)氧化氫之后，脫氯效果比較明顯，工藝控制也較為簡(jiǎn)便，無(wú)需對(duì)原有的儀表閥門以及管線進(jìn)行大量改動(dòng)[3]。

4 工藝比較

將兩種脫氯方法進(jìn)行比較后可以得出，過(guò)氧化氫脫氯的生成物不會(huì)對(duì)裝置的穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生干擾，化學(xué)反應(yīng)的方程式如下：

Cl2+2OHˉ→Clˉ+ClO+H2O H2O2+ClOˉ→Clˉ+H2O+O2

由此可見(jiàn)，過(guò)氧化氫脫氯后，化學(xué)反應(yīng)的生成物是氧氣和水，不會(huì)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行造成干擾，同時(shí)采用過(guò)氧化氫之后，可以節(jié)約系統(tǒng)的運(yùn)行成本，不用擔(dān)心固體廢棄物的處理問(wèn)題[4]。

總結(jié)：

離子膜法燒堿裝置淡鹽水化學(xué)脫氯工藝的應(yīng)用十分廣泛，在傳統(tǒng)的脫氯工藝中，存在一系列不足，例如成本投入大，固體廢棄物處理困難等等，因此有必要對(duì)傳統(tǒng)的脫氯工藝進(jìn)行改進(jìn)，本文研究結(jié)果正式，采用過(guò)氧化氫代替亞硫酸鈉可以降低系統(tǒng)運(yùn)行成本，并且脫氯效果明顯，無(wú)需增加過(guò)多的儀表和設(shè)備，大大降低了系統(tǒng)運(yùn)行所需的人力和物力。希望文中內(nèi)容對(duì)相關(guān)工作有所幫助，未來(lái)如何進(jìn)一步完善離子膜法燒堿裝置淡鹽水化學(xué)脫氯工藝，還需要我們繼續(xù)探索。

[1]馬玥琤. 隔膜法燒堿改造為離子膜法燒堿的工藝討論[J]. 氯堿工業(yè),2013,12:7-10.

[2]張萍. 離子膜法燒堿裝置淡鹽水化學(xué)脫氯工藝的改進(jìn)[J]. 氯堿工業(yè),2014,01:9-10+13.

[3]董紅波,孔祥銀,袁文東. 淡鹽水脫氯工藝的優(yōu)化控制方案[J]. 氯堿工業(yè),2014,05:3-5.

[4]程殿彬. 離子膜法電解制燒堿設(shè)計(jì)有關(guān)問(wèn)題之我見(jiàn)[J]. 氯堿工業(yè),2011,03:10-15.

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1007-6344（2015）04-0302-01