鹽水精制過(guò)程中用硫酸鈉除鈣可行性試驗(yàn)分析

云玉娥，劉艷娟，王秉鈞（.唐山三友化工股份有限公司純堿分公司，河北唐山063305；.唐山學(xué)院環(huán)境與化學(xué)工程系，河北唐山063000）

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鹽水精制過(guò)程中用硫酸鈉除鈣可行性試驗(yàn)分析

云玉娥1，劉艷娟2，王秉鈞1
（1.唐山三友化工股份有限公司純堿分公司，河北唐山063305；2.唐山學(xué)院環(huán)境與化學(xué)工程系，河北唐山063000）

摘要：本文研究了利用Na2SO4替代Na2CO3參與粗鹽水精制的可行性。研究了Na2SO4加入量、灰乳及Na2SO4加入方式對(duì)除鈣效果的影響；探討了除鎂鹽水中Ca2+濃度對(duì)結(jié)疤的影響及CaSO4結(jié)疤的消除。

關(guān)鍵詞：鹽水精制；硫酸鈉；除鈣；結(jié)疤

海水淡化過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生廢濃海水，具有鹽份高等特點(diǎn)，將其用于純堿生產(chǎn)化鹽，可回收原鹽、減輕廢濃海水直排對(duì)環(huán)境的污染。濃海水化鹽后的粗鹽水中鈣、鎂雜質(zhì)較高，國(guó)內(nèi)有用石灰-碳酸銨法鹽水精制工藝，但存在精鹽水質(zhì)量不高的問(wèn)題；有采用石灰-純堿法［1，2］，又會(huì)增加精制費(fèi)用，導(dǎo)致純堿消耗增加。因此，本文在石灰-純堿法的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，用石灰、芒硝-純堿工藝，研究用替代部分CO2-3除鈣的效果。

1　實(shí)驗(yàn)部分

1.1實(shí)驗(yàn)材料

實(shí)驗(yàn)用的化學(xué)藥品包括石灰乳，Ca（OH）2濃度305.25g·L-1，Na2SO4溶液，濃度230.75g·L-1，均為分析純，實(shí)驗(yàn)過(guò)程配置一定濃度的溶液，待用。

1.2實(shí)驗(yàn)方案

取一定量的粗鹽水，向粗鹽水中加入一定量的石灰乳、NaSO4溶液和助劑，反應(yīng)，沉淀一定時(shí)間，檢測(cè)上清液中的Ca2+，研究Na2SO4對(duì)粗鹽水的除Ca2+效果。（依據(jù)純堿生產(chǎn)鹽水精制工序的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，粗鹽水除鎂過(guò)程中，當(dāng)OH-過(guò)剩0.17g·L-1［3］時(shí)，可保證Mg2+反應(yīng)完全條件下，灰乳消耗最低。）

1.3檢測(cè)指標(biāo)及方法

實(shí)驗(yàn)主要檢測(cè)指標(biāo)包括濁度、TCl-、Mg2+、Ca2+、、沉淀量等。檢測(cè)方法為：TCl-采用硝酸銀滴定法，Ca2+、Mg2+測(cè)定采用EDTA絡(luò)合滴定法測(cè)定采用間接滴定法檢測(cè)采用雙指示劑法。

2　結(jié)果與討論

2.1Na2SO4的加入對(duì)Ca2+去除效果的影響

按照實(shí)驗(yàn)方案1.3，研究Na2SO4的加入對(duì)Ca2+的去除效果，結(jié)果見(jiàn)表1。

表1　硫酸鈉除鈣實(shí)驗(yàn)結(jié)果（g/L）Tab.1 Test results of calcium-removing by Na2SO4

粗鹽水中加入灰乳的精鹽水中，同Mg2+全部除掉，Ca2+濃度卻相應(yīng)增加，去掉1mol Mg2+同時(shí)系統(tǒng)中相應(yīng)增加1mol Ca2+，用表1數(shù)據(jù)通過(guò)計(jì)算得知，加入灰乳后，系統(tǒng)中Ca2+總量應(yīng)為2.58g，而實(shí)際上系統(tǒng)中Ca2+總量為2.08g，因此，Ca2+減少了0.5g。這是由于粗鹽水中部分與Ca2+反應(yīng)，使Ca2+濃度得到一定程度的降低；粗鹽水中同時(shí)加入灰乳與Na2SO4溶液后的精鹽水中，Ca2+總量減少1.41，比只加灰乳的多降低了0.91g，因此，粗鹽水中加入灰乳，再適量加入Na2SO4是有一定除鈣效果。

2.2灰乳及Na2SO4加入方式對(duì)除鈣效果的影響

按照實(shí)驗(yàn)方案1.3，向粗鹽水中先加入灰乳及助劑，沉淀1h，過(guò)濾，向上清液中加入一定量的Na2SO4溶液，研究與向粗鹽水中同時(shí)加入灰乳及Na2SO4溶液，助劑，檢測(cè)上清液中的各指標(biāo)，灰乳與Na2SO4的不同的加入方式對(duì)除鈣效果的影響，結(jié)果見(jiàn)表2。

表2　灰乳及Na2SO4不同的加入方式對(duì)除鈣效果的影響（g·L-1）Tab.2 Effect of adding milkness liguid and Na2SO4on calcium-removing

用表2數(shù)據(jù)，通過(guò)計(jì)算得出，當(dāng)向粗鹽水中按前后順序加入灰乳與Na2SO4，除掉Ca2+總量1.41g，濁度27.8NTU；當(dāng)向粗鹽水中同時(shí)加入灰乳與NaSO4，除掉Ca2+總量1.52g，濁度26.4NTU。說(shuō)明二者同時(shí)加入對(duì)鹽水中的Ca2+去除效果及上清液澄清度都要好于分步加入的效果，且實(shí)驗(yàn)過(guò)程中同時(shí)加入二者產(chǎn)生的沉淀泥量比分步加入二者的污泥量低，還可減少后續(xù)鹽泥處理和處置費(fèi)用。

分析原因是由于向粗鹽水中同時(shí)加入灰乳與NaSO4，會(huì)使粗鹽水中Ca2+與濃度同時(shí)增加，飽和度加大，利于CaSO4的析出，而CaSO4與Mg（OH）2的同時(shí)析出，可以相互包裹，促進(jìn)沉淀，起到凝聚作用。故下步實(shí)驗(yàn)確定灰乳與NaSO4二者同時(shí)加入方案。

2.3除鎂鹽水中鈣離子濃度對(duì)結(jié)疤的影響

CaSO4溶度積的大小與NaCl溶液的濃度有關(guān)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)所用鹽水濃度范圍內(nèi)的CaSO4溶度積，考慮到除鈣效果，并兼顧系統(tǒng)中Ca2+濃度與濃度的關(guān)系，按照1.3實(shí)驗(yàn)方案，研究不同鈣離子Ca2+濃度分別剩余1.80、2.10、2.65g·L-1［4］時(shí)沉淀狀況，檢測(cè)上清液成份及濁度、沉淀量等。結(jié)果見(jiàn)表3。

表3　除鎂鹽水中鈣離子濃度對(duì)結(jié)疤影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果（g·L-1）Tab.3 Eeffect of calcium ion concentration in demagging salt water on scaring

從表3可看出，隨著系統(tǒng)中Ca2+濃度越低濃度呈現(xiàn)了逐漸升高的趨勢(shì)。會(huì)促進(jìn)后續(xù)工序蒸餾塔出現(xiàn)結(jié)疤問(wèn)題，進(jìn)而影響蒸餾塔運(yùn)行周期。實(shí)際生產(chǎn)一般控制Ca2+濃度2.00g·L-1。

2.4CaSO4結(jié)疤消除實(shí)驗(yàn)

按照1.3實(shí)驗(yàn)方案，向粗鹽水加灰乳及硫酸鈉溶液除鎂鈣后的上清液加入一定量配制好的精制劑溶液，沉淀，檢測(cè)上清液，CaSO4結(jié)疤消除實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。

表4　CaSO4結(jié)疤消除實(shí)驗(yàn)（g·L-1）Tab.4 Scar-removing experiment of CaSO4

實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，向粗鹽水加灰乳及Na2SO4溶液除鎂鈣后的上清液中加入精制劑1h，溶液中開(kāi)始出現(xiàn)微量沉淀，上清液中Ca2+濃度有所降低，從表4中也可看出，此時(shí)的乘積遠(yuǎn)低于該濃度下CaSO4的溶度積，從而打破了CaSO4的動(dòng)態(tài)平衡，不會(huì)出現(xiàn)結(jié)晶的析出，進(jìn)而消除了結(jié)疤影響，因此，更有利于實(shí)際生產(chǎn)。

3　結(jié)論

上述試驗(yàn)結(jié)果，采用濃海水化鹽，為降低精制費(fèi)用，可采用部分Na2SO4代替Na2CO3除鈣，只要選擇合理工藝方案，完全具備可行性，且可有效解決硫酸鈣結(jié)疤問(wèn)題。該工藝試驗(yàn)成功，可充分利用海水淡化排廢濃海水及我國(guó)豐富的芒硝資源，實(shí)現(xiàn)高收益、低消耗及低排放。

參考文獻(xiàn)

［1］呂曉英，王秉鈞，王海芳.硫酸鈉溶液在鹽水精制過(guò)程中的應(yīng)用［J］.純堿工業(yè)，2015，（5）：21- 22.

［2］曾鳳春，張開(kāi)仕.氯堿生產(chǎn)鹽水精制除鈣劑的試驗(yàn)和選擇［J］.中國(guó)井礦鹽，2002，33（5）：21- 23.

［3］大連化工研究設(shè)計(jì)院.純堿工學(xué)［M］.化學(xué)工業(yè)出版社，2004.

［4］尹忠，趙曉東.硫酸鈣在鹽酸和氯化鈉水溶液中的溶解度［J］.油田化學(xué)，1994，11（4）：345- 347.

Experimentation of the brine purity for removing calcium by sodium sulfate

YUN Yu-e1，LIU Yan-juan2，WANG Bing-jun1
（1. Tangshan Sanyou Group Co.，Ltd.，Tangshan 063305，China；2.Department of Environmental & Chemical Engineering，Tangshan College，Tangshan 063000，China）

Abstract：The feasible of using sodium sulfate substitute for soda ash in the process of the brine purity. The effect of removing calcium was studied by adding sodium sulfate，carbonation and method of sodium sulfate，effects of calcium concentration and liminating measures of scaling were discussed.

Key words：brine purity；sodium sulfate；removing calcium；scab

中圖分類號(hào)：TQ114.161.1

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

DOI：10.16247/j.cnki.23-1171/tq. 20160679

收稿日期：2016- 05- 26

作者簡(jiǎn)介：云玉娥（1965-），女，漢族，高級(jí)工程師，主要從事純堿技術(shù)研發(fā)工作。