文 蘭

（四川大學化工學院，四川 成都 610065）

海綿鈦生產(chǎn)中含NaClO鹽水脫氯處理研究

文 蘭

（四川大學化工學院，四川 成都 610065）

本文研究了NaClO溶液酸化分解+真空脫氯技術和加Na2SO3脫氯技術，開展了酸化分解+真空脫氯工藝過程中pH值、溫度、真空度對脫氯效果的影響試驗研究，開展了含NaClO廢鹽水直接加Na2SO3固體脫氯的實驗室試驗和工業(yè)試驗。結果表明，兩種技術可用于海綿鈦生產(chǎn)過程產(chǎn)生的含NaClO鹽水的脫氯處理，但采用Na2SO3脫氯更經(jīng)濟。

NaClO；酸化分解；Na2SO3；脫氯

次氯酸鈉（NaClO）俗稱漂水，微黃色溶液，有似氯氣的氣味，具有腐蝕性，可致人體灼傷，具有漂白、消毒殺菌作用。NaClO溶液很不穩(wěn)定，在常溫下會自然分解，在光照和受熱情況下，特別是紫外線照射情況下可加速NaC-lO分解。氯堿行業(yè)中，NaClO是氯氣平衡的一個有效副產(chǎn)品［1］，有效氯濃度一般大于10%，可直接銷售利用。

某海綿鈦廠氯化精制和鎂電解工序尾氣中含有氯氣，尾氣處理采用水洗+堿洗工藝，堿洗液為初始濃度15%的NaOH溶液，當堿液濃度降至1%左右得到含NaC-lO的廢鹽水。因含氯尾氣中Cl2濃度低，洗滌產(chǎn)生廢鹽水時間長，相應NaClO分解時間長，廢鹽水中實際有效氯濃度為1～5%且極不穩(wěn)定。NaClO是一種強氧化劑［2］，直接排放會污染環(huán)境。另一方面，含NaClO廢鹽水直接銷售利用難度大，因此必須研究對廢鹽水進行脫氯處理，否則廢鹽水脹庫將嚴重影響企業(yè)正常生產(chǎn)。本文研究了NaClO溶液加鹽酸酸化分解+真空脫氯和Na2SO3脫氯兩工藝，力爭為海綿鈦生產(chǎn)中產(chǎn)生含NaClO廢鹽水處理提供參考。

1　試驗原理

1.1酸化分解+真空脫氯原理

NaClO溶液的穩(wěn)定性在很大程度上受熱和光的影響，同時NaClO溶液的pH值也影響其穩(wěn)定性，當pH＜7時，它會發(fā)生劇烈的分解反應，并產(chǎn)生Cl2：

當降低溶液上部Cl2分壓時，溶解的Cl2可從溶液中解析出來。因此，利用NaClO酸化分解這一特性，通過往NaClO溶液中加入過量鹽酸使NaClO分解生成Cl2和Na-Cl，同時在溶液外維持一定真空度使分解產(chǎn)生的Cl2盡可能脫出，從而達到分解NaClO的作用，并回收Cl2和NaCl。

1.2采用Na2SO3脫氯原理

NaClO溶液是強氧化劑，Na2SO3對有效氯的脫除率高達99.5%以上［3］：

為使NaClO溶液和Na2SO3混合并反應完全，氯堿行業(yè)一般采用將濃度10%的Na2SO3溶液加入含NaClO淡鹽水中。研究表明，在堿性條件下，不同反應溫度、pH值對脫氯效果有一定影響，但影響不大［4］。

2　酸化分解+真空脫氯試驗及結果分析

2.1條件試驗

采用有效氯濃度10%的NaClO溶液和20%的鹽酸溶液，以確定酸化反應混合液pH值、混合液溫度、真空脫氯的真空度對脫氯效果的影響：在常溫常壓條件下，向NaC-lO溶液中加入鹽酸調節(jié)反應液不同pH值；在常壓、pH=1條件下，通過加熱保持反應液在不同的溫度；在常溫、pH=1條件下，將反應液置于不同真空度體系。試驗工藝流程見圖1，試驗結果見圖2、圖3、圖4。

圖1　NaClO溶液酸化脫氯-真空脫氯工藝流程圖

圖2　pH值對酸化脫氯的影響

圖3　溫度對酸化脫氯的影響

圖4　體系真空度對酸化脫氯的影響

由條件實驗可知，在常溫、常壓條件下，隨pH值降低，酸化脫氯效果越好；在常壓、pH=1條件下，提高反應液溫度在一定程度上有利于NaClO分解；在常溫、pH值= 1條件下，體系真空度越高，有效氯脫除越徹底。根據(jù)實驗室條件試驗結果，NaClO溶液酸化分解+真空脫氯條件宜選擇為：pH值1～2、溫度40～50℃、真空度-80～-60kPa。

2.2驗證試驗

根據(jù)條件試驗結果，選擇驗證試驗參數(shù)為：NaClO溶液流量1.0m3/h、酸化液pH值1-2、酸化反應液溫度≤50℃、酸化分解后真空脫氯真空度-70～-60kPa。驗證實驗采用海綿鈦生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的NaClO含量為50.1 g/L的廢鹽水和濃度21%鹽酸，試驗結果見圖5。

圖5　NaCl0溶液酸化分解+真空脫氯驗證試驗結果

從圖5可以看出，當pH值控制為1～2時，酸化分解對NaClO溶液有效氯脫除率均達到99.2%以上；酸化分解后鹽水再進一步真空脫氯，有效氯脫除率提高到99.9%以上。實際檢測中，NaClO溶液酸化分解后有效氯濃度平均為580mg/L，酸化分解后溶液在-80～-60kPa下經(jīng)進一步真空脫氯，有效氯濃度降低到50mg/L以下。

以上條件試驗和驗證試驗表明，在酸化混合液pH值1-2及溫度≤50℃、真空脫氯真空度-80～-60kPa條件下，酸化分解-真空脫氯工藝能夠利用鹽酸，有效降解NaClO溶液中有效氯并回收Cl2。

經(jīng)測算，含NaClO廢鹽水采用“酸化分解+真空脫氯”技術處理費用約300元/噸，以廢鹽水中有效氯濃度按5%計，有效氯濃度＞5%時每增加1%，處理費增加10%。

3　加Na2SO3脫氯試驗及結果分析

3.1實驗室試驗

量取廢鹽水池濾清池廢鹽水樣100ml，脫氯化學試劑采用純度97.5%的Na2SO3固體，測定廢鹽水溫度、pH值、有效氯濃度（折算為NaClO濃度），并按完全去除廢鹽水中有效氯加入Na2SO3固體，同時對溶液進行攪拌，加Na2SO3固體前不調節(jié)廢鹽水pH值，反應中不調節(jié)溶液溫度，試驗過程中檢測反應溫度變化情況，記錄反應完全所需時間，反應結束后檢測混合液pH值、有效氯濃度，試驗結果見表1。

由表1可知，采用加Na2SO3固體脫除廢鹽水中有效氯，脫除率可達100%，反應過程最高溫升10℃，反應前后pH值基本不變；加入Na2SO3固體的同時對溶液進行攪拌，反應時間約3分鐘。

表1　加Na2SO3固體脫氯實驗室試驗結果

3.2廢鹽水池現(xiàn)場驗證試驗

某廠廢鹽水池沿縱向、橫向分別隔斷，形成2個沉降池、2個濾清池（見圖6），濾清池旁為泵房，含NaClO廢鹽水先排入沉降池，然后溢流進入濾清池。

結合廢鹽水池結構及現(xiàn)有設施情況，設計廢鹽水加Na2SO3固體脫氯的現(xiàn)場驗證試驗方案如下：

①測定濾清池廢鹽水量、廢鹽水中NaClO濃度，計算完全去除廢鹽水中有效氯所需的Na2SO3固體量。

②將Na2SO3固體從濾清池蓋板處加入，利用廢鹽水池渣漿泵（流量80m3/h）將廢鹽水從濾清池中抽出并通過塑料軟管從濾清池蓋板處返回濾清池攪動廢鹽水，以使Na2SO3固體溶解并與廢鹽水混合并反應。

③反應2小時后開始取樣，每隔1小時取樣分析一次，直至廢鹽水中有效氯濃度穩(wěn)定或為零后停止打循環(huán)。

反應過程中混合液最大溫升6℃，由試驗結果（見表2）可知，在廢鹽水池加入Na2SO3固體，有效氯脫除率可達100%，用廢鹽水池自有泵打循環(huán)3小時后有效氯脫除率已達99%，反應前后溶液pH值變化不大。

表2　廢鹽水用Na2SO3脫氯廢鹽水池試驗結果

圖6　廢鹽水池廢鹽水加Na2SO3固體脫氯處理工藝布局圖

廢鹽水采用Na2SO3脫氯方法工藝簡單，脫氯后的廢水調pH值至6～9，再進一步除去懸浮物后可回用。經(jīng)測算，處理成本約30～50元/噸。

4　結語

①NaClO溶液采用酸化分解+真空脫氯，在常溫、pH值1-2、真空度-80～-60kPa條件下有效氯去除率可達99%以上，處理后鹽水中有效氯余量≤50mg/L，同時可回收氯氣。

②含NaClO廢鹽水加Na2SO3固體脫氯，反應可在常溫、常壓條件下進行，處理時可不調節(jié)廢鹽水pH值，工藝簡單，有效氯脫除率可達100%，處理成本低。

［1］唐小紅，劉福.氯堿廠多余次氯酸鈉回收利用新型工藝設計［J］.化工學報，2008，59（4）：1065-1069.

［2］婁性義.關于氯消毒和生成三氯甲烷的探討［J］.環(huán)境工程，1985，05（6）：17-19.

［3］張玉亭.離子膜法電解淡鹽水的脫氯工藝［J］.河北化工，2010，42（7）：45-48.

［4］霍文蘭，王建國，霍孔孔，白妮.不同化學試劑脫除淡鹽水中游離氯的研究［J］.應用化工，2011，40（8）：1386-1389.

Study on theDechlorination of BrineContaining NaClO in theProduction of SpongeTitanium

Wen Lan
（School of Chemical Engineering，Sichuan University，Chengdu Sichuan 610065）

This paper studies the acidified decomposition+vacuum dechlorination technology and Na2SO3 dechlorination technology in NaClO solution，carries out an experimental research on the influences of pH value，temperature，vacuum degree on the dechlorination effect in the acid decomposition+vacuum dechlorination process，and conducts the laboratory test and industrial test of directly adding Na2SO3 to the NaClO waste brine for solid dechlorination.The results show that both the two techniques can be used for dechlorination treatment in brine containing NaClO in the production of sponge titanium，but Na2SO3 dechlorination is more economical.

NaClO；acid decomposition；Na2SO3；dechlorination

TQ114.2

A

1003-5168（2015）12-0140-3

2015-12-10

文蘭，女，在讀碩士，工程師，研究方向：節(jié)能減排。