海绵钛生产中含NaClO盐水脱氯处理研究

文 兰

（四川大学化工学院，四川 成都 610065）

海绵钛生产中含NaClO盐水脱氯处理研究

文 兰

（四川大学化工学院，四川 成都 610065）

本文研究了NaClO溶液酸化分解+真空脱氯技术和加Na2SO3脱氯技术，开展了酸化分解+真空脱氯工艺过程中pH值、温度、真空度对脱氯效果的影响试验研究，开展了含NaClO废盐水直接加Na2SO3固体脱氯的实验室试验和工业试验。结果表明，两种技术可用于海绵钛生产过程产生的含NaClO盐水的脱氯处理，但采用Na2SO3脱氯更经济。

NaClO；酸化分解；Na2SO3；脱氯

次氯酸钠（NaClO）俗称漂水，微黄色溶液，有似氯气的气味，具有腐蚀性，可致人体灼伤，具有漂白、消毒杀菌作用。NaClO溶液很不稳定，在常温下会自然分解，在光照和受热情况下，特别是紫外线照射情况下可加速NaC-lO分解。氯碱行业中，NaClO是氯气平衡的一个有效副产品［1］，有效氯浓度一般大于10%，可直接销售利用。

某海绵钛厂氯化精制和镁电解工序尾气中含有氯气，尾气处理采用水洗+碱洗工艺，碱洗液为初始浓度15%的NaOH溶液，当碱液浓度降至1%左右得到含NaC-lO的废盐水。因含氯尾气中Cl2浓度低，洗涤产生废盐水时间长，相应NaClO分解时间长，废盐水中实际有效氯浓度为1～5%且极不稳定。NaClO是一种强氧化剂［2］，直接排放会污染环境。另一方面，含NaClO废盐水直接销售利用难度大，因此必须研究对废盐水进行脱氯处理，否则废盐水胀库将严重影响企业正常生产。本文研究了NaClO溶液加盐酸酸化分解+真空脱氯和Na2SO3脱氯两工艺，力争为海绵钛生产中产生含NaClO废盐水处理提供参考。

1　试验原理

1.1酸化分解+真空脱氯原理

NaClO溶液的稳定性在很大程度上受热和光的影响，同时NaClO溶液的pH值也影响其稳定性，当pH＜7时，它会发生剧烈的分解反应，并产生Cl2：

当降低溶液上部Cl2分压时，溶解的Cl2可从溶液中解析出来。因此，利用NaClO酸化分解这一特性，通过往NaClO溶液中加入过量盐酸使NaClO分解生成Cl2和Na-Cl，同时在溶液外维持一定真空度使分解产生的Cl2尽可能脱出，从而达到分解NaClO的作用，并回收Cl2和NaCl。

1.2采用Na2SO3脱氯原理

NaClO溶液是强氧化剂，Na2SO3对有效氯的脱除率高达99.5%以上［3］：

为使NaClO溶液和Na2SO3混合并反应完全，氯碱行业一般采用将浓度10%的Na2SO3溶液加入含NaClO淡盐水中。研究表明，在碱性条件下，不同反应温度、pH值对脱氯效果有一定影响，但影响不大［4］。

2　酸化分解+真空脱氯试验及结果分析

2.1条件试验

采用有效氯浓度10%的NaClO溶液和20%的盐酸溶液，以确定酸化反应混合液pH值、混合液温度、真空脱氯的真空度对脱氯效果的影响：在常温常压条件下，向NaC-lO溶液中加入盐酸调节反应液不同pH值；在常压、pH=1条件下，通过加热保持反应液在不同的温度；在常温、pH=1条件下，将反应液置于不同真空度体系。试验工艺流程见图1，试验结果见图2、图3、图4。

图1　NaClO溶液酸化脱氯-真空脱氯工艺流程图

图2　pH值对酸化脱氯的影响

图3　温度对酸化脱氯的影响

图4　体系真空度对酸化脱氯的影响

由条件实验可知，在常温、常压条件下，随pH值降低，酸化脱氯效果越好；在常压、pH=1条件下，提高反应液温度在一定程度上有利于NaClO分解；在常温、pH值= 1条件下，体系真空度越高，有效氯脱除越彻底。根据实验室条件试验结果，NaClO溶液酸化分解+真空脱氯条件宜选择为：pH值1～2、温度40～50℃、真空度-80～-60kPa。

2.2验证试验

根据条件试验结果，选择验证试验参数为：NaClO溶液流量1.0m3/h、酸化液pH值1-2、酸化反应液温度≤50℃、酸化分解后真空脱氯真空度-70～-60kPa。验证实验采用海绵钛生产过程中产生的NaClO含量为50.1 g/L的废盐水和浓度21%盐酸，试验结果见图5。

图5　NaCl0溶液酸化分解+真空脱氯验证试验结果

从图5可以看出，当pH值控制为1～2时，酸化分解对NaClO溶液有效氯脱除率均达到99.2%以上；酸化分解后盐水再进一步真空脱氯，有效氯脱除率提高到99.9%以上。实际检测中，NaClO溶液酸化分解后有效氯浓度平均为580mg/L，酸化分解后溶液在-80～-60kPa下经进一步真空脱氯，有效氯浓度降低到50mg/L以下。

以上条件试验和验证试验表明，在酸化混合液pH值1-2及温度≤50℃、真空脱氯真空度-80～-60kPa条件下，酸化分解-真空脱氯工艺能够利用盐酸，有效降解NaClO溶液中有效氯并回收Cl2。

经测算，含NaClO废盐水采用“酸化分解+真空脱氯”技术处理费用约300元/吨，以废盐水中有效氯浓度按5%计，有效氯浓度＞5%时每增加1%，处理费增加10%。

3　加Na2SO3脱氯试验及结果分析

3.1实验室试验

量取废盐水池滤清池废盐水样100ml，脱氯化学试剂采用纯度97.5%的Na2SO3固体，测定废盐水温度、pH值、有效氯浓度（折算为NaClO浓度），并按完全去除废盐水中有效氯加入Na2SO3固体，同时对溶液进行搅拌，加Na2SO3固体前不调节废盐水pH值，反应中不调节溶液温度，试验过程中检测反应温度变化情况，记录反应完全所需时间，反应结束后检测混合液pH值、有效氯浓度，试验结果见表1。

由表1可知，采用加Na2SO3固体脱除废盐水中有效氯，脱除率可达100%，反应过程最高温升10℃，反应前后pH值基本不变；加入Na2SO3固体的同时对溶液进行搅拌，反应时间约3分钟。

表1　加Na2SO3固体脱氯实验室试验结果

3.2废盐水池现场验证试验

某厂废盐水池沿纵向、横向分别隔断，形成2个沉降池、2个滤清池（见图6），滤清池旁为泵房，含NaClO废盐水先排入沉降池，然后溢流进入滤清池。

结合废盐水池结构及现有设施情况，设计废盐水加Na2SO3固体脱氯的现场验证试验方案如下：

①测定滤清池废盐水量、废盐水中NaClO浓度，计算完全去除废盐水中有效氯所需的Na2SO3固体量。

②将Na2SO3固体从滤清池盖板处加入，利用废盐水池渣浆泵（流量80m3/h）将废盐水从滤清池中抽出并通过塑料软管从滤清池盖板处返回滤清池搅动废盐水，以使Na2SO3固体溶解并与废盐水混合并反应。

③反应2小时后开始取样，每隔1小时取样分析一次，直至废盐水中有效氯浓度稳定或为零后停止打循环。

反应过程中混合液最大温升6℃，由试验结果（见表2）可知，在废盐水池加入Na2SO3固体，有效氯脱除率可达100%，用废盐水池自有泵打循环3小时后有效氯脱除率已达99%，反应前后溶液pH值变化不大。

表2　废盐水用Na2SO3脱氯废盐水池试验结果

图6　废盐水池废盐水加Na2SO3固体脱氯处理工艺布局图

废盐水采用Na2SO3脱氯方法工艺简单，脱氯后的废水调pH值至6～9，再进一步除去悬浮物后可回用。经测算，处理成本约30～50元/吨。

4　结语

①NaClO溶液采用酸化分解+真空脱氯，在常温、pH值1-2、真空度-80～-60kPa条件下有效氯去除率可达99%以上，处理后盐水中有效氯余量≤50mg/L，同时可回收氯气。

②含NaClO废盐水加Na2SO3固体脱氯，反应可在常温、常压条件下进行，处理时可不调节废盐水pH值，工艺简单，有效氯脱除率可达100%，处理成本低。

［1］唐小红，刘福.氯碱厂多余次氯酸钠回收利用新型工艺设计［J］.化工学报，2008，59（4）：1065-1069.

［2］娄性义.关于氯消毒和生成三氯甲烷的探讨［J］.环境工程，1985，05（6）：17-19.

［3］张玉亭.离子膜法电解淡盐水的脱氯工艺［J］.河北化工，2010，42（7）：45-48.

［4］霍文兰，王建国，霍孔孔，白妮.不同化学试剂脱除淡盐水中游离氯的研究［J］.应用化工，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

文兰，女，在读硕士，工程师，研究方向：节能减排。