浅谈粘胶短纤维酸性废水中硫酸根的处理与资源化

杨洋

摘 要：目前，社会各界对废水处理的重视程度不断提高，在降低废水对环境的污染的同时，提高资源的回收与利用效率。基于此，本文将通过对粘胶短纤维酸性废水中硫酸根处理与资源化的试验，分析pH值、氯化钡与碳酸钡量、搅拌时间与速度、反应温度对硫酸根沉淀的影响，进而获得处理、资源化硫酸根的方式，降低废水中的污染成分，为相关人员提供参考。

关键词：粘胶短纤维酸性废水；硫酸根；pH值

中图分类号：X703 文献标志码：A

通常情况下，粘胶短纤维酸性废水来自纺丝车间，经过工厂的基本处理以后，还会存在多种污染物质及硫化氢、二硫化碳气体，如果直接将其排放至自然环境中，将会对河流、地下水造成影响，违背了可持续发展政策的要求。如果采用恰当的方式将废水中的物质提取出来并加以利用，则可以落实回收再利用的基本方针，获取更多的生态效益与社会效益。

1 对硫酸根处理与资源化的实验

1.1 pH值与浓度

在10个经过清洁的烧杯中，分别加入100mL的粘胶短纤维酸性废水，并对其进行的编号（1号～10号）。使用氢氧化钠将烧杯中废水的pH值调制1.2（原水）、2、3、4、5，将其分成两组，其中在1号～5号的烧杯中，依据硫酸根与碳酸钡的摩尔比1∶1，将碳酸钡加入其中；6号～10号的烧杯中，依据硫酸根与氯化钡的摩尔比1∶1，将氯化钡加入其中。经过搅拌后将其沉淀30分钟，然后过滤，分别检测滤液的硫酸根浓度、pH值。

1.2 氯化钡、碳酸钡量

在经过清洁的8个烧杯中，分别加入100毫升的粘胶短纤维酸性废水，并对其进行的编号（1号～8号），其中1号～4号、5号～8号，分别按照硫酸根、与氯化钡、碳酸钡的摩尔比1.1、1、0.95、0.9，将氯化钡、碳酸钡加入烧杯中，经过搅拌后将其沉淀30分钟，然后过滤，分别检测滤液的硫酸根的浓度。

1.3 搅拌时间、速度

在经过清洁的16个烧杯中，分别加入100mL的粘胶短纤维酸性废水，对其进行的编号（1号～16号），将其分为4组，依据硫酸根与碳酸钡的摩尔比1∶1，将碳酸钡加入烧杯中。4组烧杯搅拌的速度分别为：635、1240、1700、2050（单位为转/分钟），沉淀的时间为10分钟、20分钟、30分钟、40分钟。完成静置以后，对烧杯中的废水进行过滤，检测滤液中硫酸根的浓度。

1.4 反应温度

在经过清洁的8个烧杯中，分别加入100mL的粘胶短纤维酸性废水，并对其进行编号（1号～8号），其中1号～4号、5号～8号分别按照硫酸根、氯化钡、碳酸钡的摩尔比1∶1，将氯化钡、碳酸钡加入废水中。同时，分别将烧杯加热，保证其温度为20℃、40℃、70℃和80℃，经过30分钟以后，将烧杯中的液体过滤，检测硫酸根的浓度。

2 分析硫酸根处理与资源化的实验结果

2.1 pH值对硫酸根沉淀的影响

经过上述实验可以发现，将碳酸钡加入废水中，除了原液之外其他滤液的pH值为7.3。由于硫酸属于中强酸，加之粘胶短纤维酸性废水中的硫酸根存在缓冲体系，而pH值只能检测到氢离子的数值。当pH值等于1.2时（原水），废水中硫酸根的浓度等于0.2542mol/L，其中氢离子的消耗量较小，因此原水中的pH值并没有发生较大的变化。当pH值≥3时，氢氧化钠就会破坏废水中硫酸根的缓冲体系，所以将碳酸钡纳入其中就会产生二氧化碳、碳酸氢根等，故而pH值的变化较大。

由于试验中将废水的pH值调至不同的程度，当pH值越小，使用碳酸钡去除硫酸根的效果就越明显，其化学方程式为：BaCO3+SO42-=BaSO4↓+CO32-，但是碳酸钡属于固体很难溶于水中，为保障其能够得到充分的反应，就要将碳酸钡溶解，释放其中的钡离子。当废水中氢离子的浓度较大时，就会发生以下两个反应：Ba2++CO32-+2H++SO42-=BaSO4↓+H2O+CO2↑、Ba2++CO32-+H++SO42-=BaSO4↓+HCO3-，进而保障在最快的时间内生成硫酸钡，减少废水中硫酸根的含量。同时，当pH值小，氯化钡去除硫酸根的效果则不明显，主要是由于当氢离子的浓度较大时，废水中就会发生BaSO4+H+=Ba2++HSO4-的化学反应，将沉淀的硫酸钡溶解。在酸性条件下，硫酸根与碳酸钡反应生成的硫酸钡较多，所以对于原水来说，碳酸钡处理硫酸根的效果要优于氯化钡。

2.2 氯化钡、碳酸钡量对硫酸根沉淀的影响

经过对上述实验结果的分析与比较发现：随着氯化钡、碳酸钡量的增加，滤液中硫酸根的实际浓度就会逐渐降低。当投加的比例为1时，对于硫酸根的去除效果并不明显；当投加的比例为1.1时，滤液中的钡离子就会全部消失，也就是说氯化钡对于去除硫酸根的效果较好，主要是因为废水中氢离子的浓度较小，无法溶解更多的碳酸钡，但是并不会影响氯化钡的反应效果。一般来说，工业在處理粘胶短纤维酸性废水时，为了提高硫酸根的去除效果，同时避免水中出现多余的钡离子，会将投加氯化钡的比例控制在0.95～1.0，尽可能的接近于1。通过这样的处理方式，不仅能够降低废水中硫酸根的浓度，还不会影响处理效果的升华反应，同时尽可能回收利用废水中的硫酸根，避免废水发生导电现象。

2.3 搅拌时间、速度对硫酸根沉淀的影响

由于在粘胶短纤维酸性废水加入的碳酸钡属于难溶固体，所以在酸性条件下需要较长的反应时间，为了使其能够得到充分溶解、反应，应该对其进行搅拌，但是需要掌握搅拌时间对处理硫酸根效果的影响。在实验中提到，针对不同序号的烧杯采用不同速度、时间的搅拌方式，加之对实验结果的分析，可以发现：搅拌时间、速度对硫酸根沉淀效果的影响有着明显的差异，搅拌的速度越快、时间越长，碳酸钡越能够充分溶解。主要是因为碳酸钡难溶于水，通过搅拌能够加快其溶解的速度，进而加快碳酸钡与粘胶短纤维酸性废水中硫酸根发生反应，实现处理废水的目的。但是，当搅拌时间大于30分钟、搅拌速度高于1240转/分钟时，碳酸钡与硫酸根的反应将会消失，故应该选择搅拌时间小于30分钟，速度在1240转/分钟以下。

2.4 反应温度对硫酸根沉淀的影响

通常情况下，粘胶短纤维酸性废水的温度在70℃～80℃，因此需要考虑温度对于处理、资源化硫酸根效果的影响。在实验中，将不同烧杯中的废水设定了不同的温度，依据对实验结果的分析可以发现：废水的温度越高，氯化钡、碳酸钡去除废水中硫酸根的效果就越明显。主要是因为，当温度变高时，硫酸钡的溶解程度就会不断降低，所以能够增强硫酸根的沉淀效果。所以，对于普通企业来说，并不需要将粘胶短纤维酸性废水进行降温处理，便可直接将一定数量的氯化钡、碳酸钡置入废水中，完成对硫酸根的处理。

从上述实验可以发现，氯化钡、碳酸钡能够在原水的温度、pH值下与硫酸根发生反应，并且其处理的效果明显，能够去除97.6%或以上的硫酸根，同时对废水pH值的影响的较小。虽然将氯化钡投放在废水中，也能够获得较高的处理效果，但是由于其自身属于剧毒物质，对于储存、使用的要求较高，一旦使用不当，可能导致废水中的钡离子超标，不利于对水的管理。与之相比，碳酸钡的成本降低，且具有较强的安全性，与碳酸根发生反应以后不会产生有害物质。

结语

综上所述，粘胶短纤维酸性废水中含有大量的硫酸根，如果不对其进行处理将会严重污染水资源，所以相关企业、部门需要通过恰当的方式进行处理，并尽可能将其资源化。以此为基础，粘胶短纤维酸性废水中的硫酸根经过与氯化钡、碳酸钡的反应，生成了其他的物质，增强了处理的效果，但由于碳酸钡的安全程度更好，所以可以将其应用在硫酸根的处理中。

参考文献

[1]党良虎，郝连庆，赵永伟.粘胶短纤维纺炼车间废水利用[J].人造纤维，2017，47（3）：26-28.

[2]杨凤祥.粘胶短纤维生产的节汽途径和方法[J].上海纺织科技，2017，45（5）：55-57.