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摘要：采用硅藻土作助濾劑，通過預(yù)涂和主體吸附、過濾的方法回收萘酚類染料工業(yè)廢水中溶解的亞硫酸鈉。研究結(jié)果表明：采用此法獲得的晶體亞硫酸鈉，其回收率和相對(duì)含量都優(yōu)于篩網(wǎng)過濾法；應(yīng)用carman方程計(jì)算出過濾定量液體所使用的最佳助濾劑用量及對(duì)應(yīng)壓力。

關(guān)鍵詞：硅藻土助濾劑預(yù)涂主體過濾染料廢水亞硫酸鈉

吉林化學(xué)工業(yè)公司染料廠排出的工業(yè)廢水中含有萘、萘酚、萘酚衍生物、na2so3及nahso3等物質(zhì)，其中na2so3占14.84%。為提取廢水中的na2so3晶體，先后采取了加熱蒸餾有機(jī)物、篩網(wǎng)(濾紙)過濾、活性炭吸附等方法，但效果均不夠理想，因此，采用硅藻土作助濾劑進(jìn)行試驗(yàn)。

1試驗(yàn)原理與方法

1.1原理

按機(jī)械載流的原理，助濾劑顆粒可以載流雜質(zhì)，吸附一定量的萘、萘酚、萘酚衍生物和其他雜質(zhì)，使澄清液體流出以達(dá)到過濾的目的。因而，助濾劑的結(jié)構(gòu)形式、間隙大小、表面組成、吸附能力等對(duì)濾液的澄清度有很大影響，同時(shí)，濾液的粘度、密度、溫度等對(duì)過濾效果也有一定的影響。試驗(yàn)采用先預(yù)涂再進(jìn)行主體過濾的方法，預(yù)涂作用在于形成預(yù)涂層，從而延長(zhǎng)助濾劑的過濾周期。助濾劑過濾過程主要是形成一個(gè)濾餅，這個(gè)濾餅具有液體的可透性，在液體透過過程中，助濾劑的顆粒對(duì)雜質(zhì)顆粒有一定的吸附作用。如果沒有助濾劑，濾餅只是由雜質(zhì)顆粒沉降形成，液體的透過性極差。

對(duì)于恒壓過濾，應(yīng)用carman方程：

t/v=［u2αcsymt／2δp2a3］v(1)

式中v——時(shí)間t(s)內(nèi)的總流量，m3

u——被過濾液的粘度，pa·s

α——過濾阻抗，m/kg

cs——被過濾液體的總渣量，kg/m3

ym——單位面積濾材的比阻抗，m-1

a——過濾餅的面積，m2

δp——過濾壓力，pa

式(1)中如果濾餅不可壓縮，則α不變，t/v對(duì)v是直線關(guān)系；如果濾餅可壓縮，則α改變，t/v對(duì)v不是直線關(guān)系。直線關(guān)系有利于過濾(且斜率越小越有利于過濾)，非直線關(guān)系不利于過濾。萘酚類染料工業(yè)廢水濾出液中的亞硫酸鈉含量用分光光度法測(cè)定。溴百里香酚蘭為酸堿指示劑，其變色范圍為ph=6.0～7.6，顏色由黃變藍(lán)。根據(jù)吸收度與濃度成正比的關(guān)系即可求得未知物中na2so3的百分含量。

1.2試驗(yàn)方法

原水為吉林化學(xué)工業(yè)公司染料廠排出的工業(yè)廢水(na2so3占14.84%)，紅褐色。助濾劑為吉林大學(xué)物理化學(xué)研究室研制的高溫硅藻土(含無定形sio285%～94%)。亞硫酸鈉、碳酸鈉均為分析純。

過濾裝置如圖1所示，其過濾面積為3.85×10-5m2，直徑為7.0×10-2m，高度為5.0×10-2m(亦可根據(jù)過濾量決定)。過濾的目的是去除廢水中高于5%的nahso3(2nahso3+na2co3→2na2so3+h2o+co2↑)。試驗(yàn)時(shí)，在1kg廢水中加入1.5×10-2kg的na2co3，將0.20l含硅藻土助濾劑的廢水從加料口加入、抽濾，在濾紙(篩網(wǎng))上形成預(yù)涂層；將流出液再次通過加料口加入，重復(fù)三次，完成預(yù)涂。最后通入具有一定比例助濾劑的廢水，加壓進(jìn)行過濾。全部過濾結(jié)束后，用少許蒸餾水重復(fù)過濾2次，以保證濾液中na2so3的含量。

取濾液用分光光度法分析na2so3的相對(duì)含量，加熱濃縮，去除多余的水分和少量酚，干燥后即得白色晶體na2so3。

2結(jié)果與討論

2.1助濾劑最佳用量的選取

預(yù)涂5.0×10-3kg(1.30kg/m2)助濾劑，主體過濾用量分別為：0.10×10-2、0.25×10-2、0.50×10-2、1.00×10-2、2.00×10-2kg/l；壓力表壓力為4.90×104pa。各種助濾劑用量試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

經(jīng)試驗(yàn)，斜率小的助濾效果好，用量為0.50×10-2kg/l的為最佳，斜率比用量為1.00×10-2kg/l時(shí)的略大，但二者相差很小，na2so3的相對(duì)含量相差得也很小。用量為0.25×10-2kg/l時(shí)，斜率雖然也很小，但用量過少，預(yù)涂不均勻，過濾效果不理想，同時(shí)，na2so3的相對(duì)含量增加得也很少。所以，最佳助濾劑用量的選擇為0.50×10-2kg/l。助濾劑用量為0.10×10-2kg/l和2.00×10-2kg/l的過濾效果不好，前者濾餅太薄不均勻，na2so3相對(duì)含量增加值很少；后者助濾劑用量多，濾餅太厚，影響過濾速度，雖然na2so3的相對(duì)含量有所增加，但此方法是不可取的。因此，在壓力為4.90×104pa的情況下，預(yù)涂5.0×10-3kg(1.30kg/m2)助濾劑，主體過濾最佳用量為0.50×10-2kg/l。

2.2最佳過濾壓力的選取

預(yù)涂5.0×10-3kg(1.30kg/m2)助濾劑，主體過濾用量為0.50×10-2kg/l。各種過濾壓力的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

由試驗(yàn)可知，壓力為2.45×104pa時(shí)，得一條曲線；壓力為4.90×104pa時(shí)，得一條直線，斜率為0.20，na2so3的相對(duì)含量增加到19.91%；壓力為9.80×104pa時(shí)，得一條直線，斜率為零，na2so3的相對(duì)含量增加到19.89%；而當(dāng)壓力為1.96×105pa時(shí)，斜率為零，但na2so3的相對(duì)含量沒有增加，主要原因是壓力過大、流速過快，助濾劑沒有起到吸附雜質(zhì)的作用。可見，壓力為2.45×104pa和1.96×105pa的過濾效果不好，是不可取的。所以，最佳過濾壓力的選取應(yīng)在(4.90～9.80)×104pa的范圍之間。

3結(jié)論

采用硅藻土作助濾劑進(jìn)行處理萘酚類染料工業(yè)廢水回收亞硫酸鈉的過濾試驗(yàn)結(jié)果表明：選用預(yù)涂5.0×10-3kg(1.30kg/m2)助濾劑，主體過濾用量應(yīng)為0.50×10-2kg/l；壓力應(yīng)在(4.90～9.80)×104pa的范圍之間選取。過濾液中的亞硫酸鈉的含量可增加到23.92%，加熱濃縮濾液，去除多余水分和少量酚類，干燥后可得到白色的亞硫酸鈉晶體，其回收率為87.33%，純度為89.81%。采用這種方法，能使被過濾的液體流速在總體上比篩網(wǎng)過濾快、流出的濾液澄清度好(淺粉色)、亞硫酸鈉的回收率高(篩網(wǎng)過濾為74.71%)、含量增加(篩網(wǎng)過濾為14.84%)、純度提高(篩網(wǎng)過濾為68.14%)。

據(jù)資料報(bào)道：近年來，人們發(fā)現(xiàn)不少微生物及其所分泌的大分子或高分子化合物具有使微細(xì)顆粒疏水絮凝的功能。研究結(jié)果也證實(shí)，某些微生物的衍生物確實(shí)既可以加速顆粒沉降，提高物料過濾速度，又能降低濾餅水分。此種生化方法不僅可以產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)難以合成的理想的分子結(jié)構(gòu)的助濾劑，而且原料來源也不像化學(xué)反應(yīng)那樣要求嚴(yán)格。因此，采用助濾劑處理液體的分離技術(shù)將會(huì)有廣闊的發(fā)展前景。