次氯酸钠溶液的综合利用与无害化处理

2024-02-21 01:00马建伟苏浩波陈广怀
浙江化工 2024年1期
关键词:有效氯次氯酸钠废液

马建伟,苏浩波,陈广怀

(中化蓝天氟材料有限公司,浙江 绍兴 312369)

次氯酸钠溶液具有强氧化性,可用于纸浆和纸张的漂白、纺织品洗涤和消毒、医用消毒液、工业用水和污水处理等多个领域。但次氯酸钠溶液具有不稳定性,即使在常温下也会分解,储存期较短[1]。次氯酸钠的分解产物氯气有毒,对操作人员的职业健康安全有潜在风险,且会腐蚀接触的相关材料,造成环境污染,因此在生产和使用过程中,不仅需要注意储存和安全保护措施,还需要遵守相关的行业规范和国家标准。了解次氯酸钠的性质、分解特性及生产工艺等,对如何正确储存和利用次氯酸钠具有重要意义。

另一方面,在生产、使用、处置及其他相关工艺(氯化工艺、制盐酸工艺、氯气作催化剂的工艺等)过程中会产生含次氯酸钠的废液[2]。这些废液通常成分较复杂,有效氯含量低,具有强氧化性,直接排放会对人体与环境产生一定程度的伤害,因此需要对其进行无害化处理。

本文详细阐述次氯酸钠溶液的特性、生产原理、稳定性研究、利用及含次氯酸钠废液的处理方法等的研究现状与进展,为次氯酸钠溶液的综合利用和无害化处理提供参考。

1 次氯酸钠溶液特性与生产

1.1 次氯酸钠溶液的特性

次氯酸钠(NaClO)一般为淡黄色液体,有刺激性气味,且制备成本低、工艺简单,是一种具有杀菌消毒及漂白等作用的化工产品。NaClO 溶液的稳定性较差,在常温下会自然分解,产生原子态氧。而该原子态氧具有较强的氧化作用,使得NaClO 溶液会出现自氧化/歧化反应,从而转化为氯化钠(NaCl)和氯酸钠(NaClO3)。反应方程式见式(1)~式(3)。

另外,受热和光照会加速次氯酸钠的分解。NaClO 溶液的pH 也会影响其稳定性,当pH<7时,在次氯酸溶液中会产生HClO,HClO 易分解产生原子态氧和氯化氢,而次氯酸钠和氯化氢会发生反应,产生氯气,其化学反应式见式(4)。

除此之外,次氯酸钠溶液中如果有重金属离子,也会催化次氯酸钠的分解,反应方程式见式(5)~式(6)。

反应式中M 为Ni2+、Co2+、Fe2+、Mn2+等重金属离子[3]。

1.2 次氯酸钠溶液的生产

1.2.1 次氯酸钠溶液的生产原理

通常采用烧碱(NaOH)和氯气作为原料,反应生成NaClO、NaCl 和H2O[4]。反应方程式见式(7)。

该反应需控制温度和浓度,温度过高或浓度过高,氯气和碱液反应不会生成次氯酸钠,而是生成氯酸钠[5],反应方程式见式(8)。

1.2.2 次氯酸钠溶液的生产工艺

次氯酸钠的生产一般采用二级吸收塔进行吸收反应,吸收塔内氯气与碱液逆流接触,反应生成次氯酸钠。具体为:氯气首先进入一级氯气吸收塔进行吸收,经一级碱液循环泵的碱液吸收,未被一级吸收塔吸收的残余氯气进入二级吸收塔下部,被来自吸收塔顶上部喷淋而下的氢氧化钠溶液(15%~20%)逆流接触吸收后,最后二级吸收塔出来的达环保要求的尾气,经风机抽出排空。

涉氯行业一般会有次氯酸钠的产生。如氟化工行业,许多氟化工产品在生产过程中,会有氯气参与反应,包括在液氯的卸车过程中,均会涉及到含氯尾气的吸收。这些过程会产生次氯酸钠溶液。另外,某些氟化工产品生产工艺会采用次氯酸钠作为氧化剂直接参与反应,导致有残余的次氯酸钠溶液产出。

2 次氯酸钠溶液的储存与综合利用

2.1 次氯酸钠溶液的储存

2.1.1 次氯酸钠的技术要求

次氯酸钠溶液的有效氯含量是衡量该次氯酸钠溶液是否合格的重要指标。次氯酸钠溶液的有效氯是指次氯酸根(ClO-)经水解产生的次氯酸(HClO)浓度,次氯酸的氯可以起到氧化消毒的作用,而其中的氯离子(Cl-)是没有氧化消毒的作用的,因此将ClO-的氯含量规定为有效氯。《次氯酸钠》(GB/T 19106—2013)中规定了次氯酸钠溶液的技术要求,见表1。

表1 次氯酸钠技术要求

次氯酸钠分为A 型和B 型,A 型用于杀菌消毒及水处理方面,故重金属以及砷的要求是强制性要求指标;而B 型仅适用于工业,对重金属和砷的指标无要求。对于次氯酸钠的储存降解率,也有相应的规定要求:从出厂日起,3 天内A-Ⅰ型和B-Ⅰ型有效氯含量≥12%,A-Ⅱ型和B-Ⅱ型有效氯≥9%;在7 天内A-Ⅰ型和B-Ⅰ型有效氯≥11%,A-Ⅱ型和B-Ⅱ型有效氯≥8%; 在20天内A-Ⅲ和B-Ⅲ型有效氯≥4.5%。

2.1.2 次氯酸钠溶液的稳定性

次氯酸钠的稳定性受诸多条件的影响,其中研究最多的有:温度、光照、有效氯浓度、酸碱度、重金属等。

次氯酸钠的稳定性很大程度上受温度和光照的影响。研究表明,随着温度升高、光照强度增加,有机氯分子的运动速度加快,分解反应的活化能降低,从而使分解速度加快[6]。盛梅等[7]研究温度对次氯酸钠溶液稳定性的影响,得到次氯酸钠的分解曲线(图1)。从图1 可知:温度低于25 ℃时,次氯酸钠的分解相对缓慢;温度高于30 ℃,分解速度明显加快。另外,次氯酸钠在储存的前7天内,分解速度较快,7 d 后次钠溶液基本趋于稳定。林祎等[8]研究不同温度下次氯酸钠的分解情况,得出了副产物氯酸盐生成量随温度、时间的变化曲线,见图2。由图2 可知:氯酸盐的生成量同样随温度的升高而增大,这是由于温度升高促进了次氯酸钠氧化歧化反应的进行,使得生成的氯酸盐增加。另外,40 ℃和33 ℃下氯酸盐的生成量明显大于25 ℃和8 ℃下氯酸盐的生成量,说明25 ℃以下次氯酸钠分解较慢,这与刘丽君等[9]的研究结果一致。可见,次氯酸钠溶液应尽量在25 ℃以下储存,且储存时间尽量在7 d 以内。

图1 温度对次氯酸钠的影响[7]

图2 温度对氯酸盐生成量的影响[8]

次氯酸钠的分解反应在遇到光照时,根据光促进自由基反应原理,分解反应的速率会大幅加快。研究表明,在太阳光照射下,次氯酸钠的有效氯含量会快速降低[1]。何晓欣等[10]通过添加钙离子和镁离子研究次氯酸钠在光照条件下的稳定性,在避光条件下添加了钙/镁离子的次氯酸钠溶液生成沉淀的速度均明显降低;而在光照条件下1 h的观察结果与在避光条件下2.5 h 的观察结果类似。说明光照加快了沉淀的产生,影响有效氯的含量。因此,次氯酸钠溶液在生产、运输和储存过程中,应充分考虑环境的避光性。

而在众多影响因素中,酸碱度对次氯酸钠溶液稳定性的影响也很明显。盛梅等[7]研究了pH 对次氯酸钠溶液稳定性的影响。研究表明,次氯酸钠溶液的pH 越小,其稳定性越差;当pH>12 时,次氯酸钠溶液稳定性较好,当pH>12.6 时,有效氯在2 d 后趋于稳定。尽管次氯酸钠的稳定性会随着碱度的增大而增强,但碱度提高会增大次氯酸钠溶液的运输、储存难度,并且会降低次氯酸钠的使用效果,这是因为pH 增大,会使得次氯酸钠水解程度降低,从而导致次氯酸的生成量降低,导致其杀菌消毒、漂白效果下降[11],因此在生产和储存过程中,次氯酸钠溶液的碱含量不能过高。通常情况,生产次氯酸钠溶液的过程中,会将余留的碱量控制在0.5%左右。除此之外,也有采取加入适量的碳酸钠(Na2CO3)或碳酸氢钠(NaHCO3)等作为稳定剂以提高溶液的稳定性[12]。这主要是因为提高pH,抑制了H+对分解反应的催化,从而使得次氯酸钠的分解速度降低。

同样,由次氯酸钠溶液的特性可知,在次氯酸钠浓度较高或其中含有重金属离子的情况下,也会加速次氯酸钠的分解。有研究表明,当反应温度不变时,次氯酸钠溶液的有效氯含量越高,分解速率会越快[13-15]。因此,在保证经济效益的前提下,应尽量降低次氯酸钠溶液的制备浓度,或在满足使用要求的情况下稀释至更低的浓度进行储存,有效地减缓其分解。而对于重金属的影响,有研究数据表明[10,16]:在次氯酸钠溶液中,钙、镁离子对次氯酸钠溶液的稳定性影响不大,而钴、镍、锰、铜、铁等重金属离子则会催化、加速其分解。因此在生产、储存及运输过程中应尽量选用不透明的耐腐蚀塑料容器或耐腐蚀塑料内衬等,并且要避免不耐腐蚀的金属材料和含镍的金属材料。

2.1.3 次氯酸钠溶液的储存

根据GB/T 19106—2013 中的要求,次氯酸钠应存放在阴凉、通风及避光的环境,并禁止与次氯酸钠可能发生危险反应的物料一起存放。通过2.1.2 节可知,次氯酸钠的储存最好在环境温度低于25 ℃、避光的环境下。另外,次氯酸钠分解生成氧气和氯气,若长时间密闭储存会有潜在安全风险,所以储存环境还要求通风。根据适用情况增加碱度或添加适量碳酸钠或碳酸氢钠等稳定剂,使pH 在12 以上,同时在满足使用要求的前提下,可进行适当稀释,选用玻璃纤维增强聚酯、硬质聚氯乙烯、橡胶的钢制容器等避光效果好的容器进行储存,还应尽量避免不耐腐蚀的金属材料和含镍高的金属材料制成的容器作为储存容器。

2.2 次氯酸钠的综合利用

尽管NaClO 溶液的稳定性相当不好,存储时间短,但它依然是应用广泛的一种化学试剂。首先,NaClO 不仅价格便宜、容易生产,性质比较活泼,有优异的杀菌、消毒能力;其次,NaClO 及其溶液不仅可以用于医疗卫生、食品加工以及水处理等领域的杀菌消毒剂,还可以用于纺织、印刷、木制品行业的漂白剂、工业的氧化剂以及尾气处理等方面[4]。

2.2.1 消毒剂

次氯酸钠是一种常用的消毒剂,它不仅应用广泛、杀菌消毒能力强、高效且快速,目前广泛应用于医疗卫生、食品加工、学校以及各种公共场所等需要消毒的场所。其杀菌消毒原理是由于水解生成的次氯酸,可以扩散到菌体表面,然后通过与微生物的细胞壁和细胞膜相互作用,破坏其完整性,从而导致细胞死亡或细胞内物质渗漏,最终导致细菌死亡[17-18]。

卫生部发布的《次氯酸钠类消毒剂卫生质量技术规范》(卫监督〔2007〕265 号)中要求次氯酸钠消毒剂应满足GB/T 19106—2013 中规定的A-Ⅱ型质量标准。消毒剂应为无色或淡黄色的澄清透明液体,无可见杂质,无分层沉淀,并在标明的有效期内,且原液有效氯含量在4%~7%范围内,故商品次氯酸钠溶液在储存过程中可以进行适当稀释,增强次氯酸钠的稳定性。其次,有效氯含量稳定性的要求是有效氯的下降率≤15%,且下降后的原液中的有效氯含量需≥4%,方法按卫生部发布的《消毒技术规范》中室温留样法。

次氯酸钠溶液配制的消毒剂应用于医疗行业时,严禁降低消毒液的质量浓度或者缩短其作用时间,因为降低浓度或缩短时间均不能对微生物进行有效杀灭,且容易造成交叉感染或细菌滋生[19]。除医疗行业外,次氯酸钠消毒剂还常用于餐饮具、瓜果、一般物体表面、白色织物的消毒等方面,如用于清除文物与档案上的霉斑等。但在使用时需要注意,次氯酸钠为弱碱性的腐蚀剂,使用时不仅要保护好皮肤,避免接触眼睛及黏膜部位,以免造成灼伤或中毒反应,使用不当可能导致杀菌效果不理想或者设备材料的损坏等,情况严重的甚至会影响到医疗安全,造成安全事故的发生等[20]。

2.2.2 漂白剂

在漂白方面,次氯酸钠通过氧化作用可以去除有色物质,实现漂白效果。次氯酸钠水解产生的次氯酸(HClO)分解能够释放出活性氧,见式(9),这种氧能够与有色物质发生反应,破坏色素的共轭体系,达到漂白目的。次氯酸钠漂白剂主要应用于纺织、造纸行业,去除天然色素,提高织物的白度。

除此之外,次氯酸钠漂白剂根据漂白条件的不同,可以与棉纤维上别的杂质发生反应,达到去除经煮练后仍残留在纤维上的杂质。例如多糖类物质中的醛基被氧化成羧基。次氯酸钠也会对纤维素进行非选择性的氧化,但该氧化会对纤维造成一定的损伤。这种损伤可以通过工艺的控制尽量减弱,包括控制漂白温度、时间、浓度、织物pH、织物类型、水质硬度以及后处理等,既能达到漂白效果,又可以使纤维的损伤尽量减少。

次氯酸钠漂白剂也有相应的缺点,首先次氯酸钠本身对皮肤和眼睛有刺激和腐蚀作用;其次,在漂白过程中可能会产生有机氯化物等有毒副产物,因此在使用过程中需要注意安全防护。

2.2.3 在水处理领域的应用

次氯酸钠在水处理中的应用具有多种优点,如较强的氧化消毒能力、适用范围广、操作方便、环保安全、能去除多种有害物质、漂白作用以及可用于水质监测等,因此次氯酸钠是一种广泛且安全的消毒剂,目前被普遍应用于净水、工艺循环水和污水处理等水处理领域[21]。

次氯酸钠用于净水方面,其作用主要是杀灭水中大肠菌群或其他病原菌等细菌微生物的生长,防止微生物的生长导致水质的恶化[22]。随着经济与工业的快速发展,供水量也随之增多,次氯酸钠价格相对低廉,使用次氯酸钠溶液进行净水处理也将成为较理想的选择。工艺循环水方面,因为工艺循环水易产生菌类、藻类,造成输送管路堵塞,设备积垢,影响传热传质效果,降低设备使用效率,因此常采用定期添加次氯酸钠进行杀菌处理,去除工艺水中的悬浮物、胶体等杂质。其原理是次氯酸钠通过氧化、还原、螯合等化学作用,将水中的杂质转化为不溶性物质,使其从管道/设备壁脱落,形成淤泥沉底,从而达到水质改善的目的,提升传质传热效果[4]。

次氯酸钠还应用于废水处理与回收利用中,可以去除废水中的有机物等污染物,也可以破坏重金属离子的络合物,使其便于去除,实现废水回收利用和资源化利用。对于生活污水,次氯酸钠可有效杀灭水中的细菌、病毒等微生物,保障水质安全。同时,次氯酸钠能和水中氨氮反应,可以有效去除污水中的氨氮,解决污水氨氮超标问题,使其达标排放[23]。其反应方程式见式(10)~式(12):

除此之外,次氯酸钠在水质监测与检测中也具有重要作用,次氯酸钠与水中特定物质发生反应,生成有色产物或产生荧光,实现水质的定量和定性检测。

2.2.4 乙炔清洗

目前,氯碱行业常用电石法生产氯乙烯,其中在制取乙炔气的过程中,由于电石中含有S、P等化合物,因此粗品乙炔气体中常含有H2S、PH3等杂质。H2S 和PH3等杂质的存在会导致氯乙烯合成工序中的催化剂氯化汞中毒失活,不仅缩短了催化剂的使用寿命,且由于催化剂的自燃点较低,使得在生产过程中存在着火风险,因此去除粗品乙炔气中的H2S、PH3等杂质非常关键。

工业上常用次氯酸钠溶液进行粗品乙炔的清洗,将其中的含磷、硫化合物转变为水溶性的物质。目前,次氯酸钠清净乙炔的工艺流程基本保持一致,粗品乙炔气从乙炔发生器顶部逸出后,经水封槽及压缩机进入清净塔,然后与从塔顶喷下的NaClO 逆流接触发生氧化还原反应,将H2S 和PH3氧化成硫酸和磷酸,再经过碱洗塔中和除去[24]。

2.2.5 氧化循环塔处理尾气

废气治理中使用的吸收剂根据吸收性质可分为物理吸收剂和化学吸收剂两类,次氯酸钠属于化学吸收剂中的常用氧化吸收剂,主要用于低分子易氧化有机废气的处理及臭味处理。次氯酸钠首先通过水解的方式形成次氯酸,次氯酸具有强氧化性,可以将易氧化有机分子链打断,形成小分子化合物,达到除臭目的,其反应方程式见式(13)~式(14)。

在氧化循环塔中,次氯酸钠将废气中的污染因子进行氧化吸收,补充次氯酸钠维持循环吸收液的氧化还原电位(ORP)值。

此外,次氯酸钠还可用作油脂的洗涤剂及各种化工原料生产过程中的添加剂,亦用于抑制微丝菌和诺卡氏菌引起的污泥膨胀等。

3 含次氯酸钠废液的无害化处理

在次氯酸钠的生产和使用过程中难免会产生含有次氯酸钠的废水。且在涉氯行业或涉氯工艺中,也易产生含次氯酸钠的废水,如氯化工艺、制盐酸工艺、氯气作催化剂的工艺等,难免会有残余氯气产生。氯气作为剧毒化学品不能直接排放,需利用二级碱洗塔进行吸收处理,其中会产生含次氯酸钠的废液[25]。这种废液成分一般较复杂,难以利用,与酸性废水反应会产生剧毒的氯气,直接排放会对人与环境产生一定程度的伤害,因此含次氯酸钠的废水不能直接排放,须经处理后达标排放。

对于次氯酸钠废液的处理,根据其特性,可通过氧化还原法、光催化降解法、金属氧化物催化降解及生物技术等方法降解。

3.1 氧化还原法

氧化还原法主要是通过加入化学试剂使废水中的有害物质发生氧化还原反应,从而变成无害物质。次氯酸钠具有强氧化性,可以通过加入化学试剂(还原剂)与次氯酸钠发生反应,使其变成易处理且无害的盐。目前,充当次氯酸钠还原剂的主要有草酸、硫酸亚铁、亚硫酸钠等。

3.1.1 草酸还原法

草酸是一种二元弱酸,具有很强的还原性,与氧化剂反应生成二氧化碳和水。草酸不仅可以去除废水中的重金属离子,还常被用来调节废水的pH。此外,也被用于含次氯酸钠废水的处理,草酸(C2H2O4)与次氯酸钠(NaClO)的反应方程式见式(15):

如果NaClO 过量,会产生刺鼻气味的Cl2,见式(16):

某氟化工产品生产时采用次氯酸钠作为氧化剂参与反应,有残余次氯酸钠的产生,企业采用投加草酸的方法进行废液的预处理,将含次氯酸钠废液的pH 调节到8 左右,再通过沉淀絮凝、蒸发脱盐、生化处理等方法进行达标处理。此外,王栋等[26]报道了一种次氯酸钠废水处理设备及处理工艺,该工艺将次氯酸钠废水依次加入亚硫酸钠溶液、草酸溶液进行处理,使其达到排放指标。

3.1.2 硫酸亚铁还原法

硫酸亚铁是一种常用的污水处理剂,可以用作絮凝剂、沉淀剂、还原剂等。硫酸亚铁作为还原剂时,其中的亚铁离子非常容易被氧化成三价铁,可以和具有强氧化性的物质(如次氯酸钠)发生反应或置换很多废水中的重金属离子,从而达到去除水中重金属离子的目的,使水质得到净化。

硫酸亚铁常和次氯酸钠组合用于废水处理,因为在碱性条件下,硫酸亚铁(FeSO4)和次氯酸钠(NaClO)发生反应,反应方程式见式(17)。该反应的发生不仅使废水中的铁离子浓度降低,同时次氯酸钠产生的次氯酸根能有效地氧化水中的有机物和微生物,从而净化废水。如郦刚等[27]采用硫酸亚铁-次氯酸钠处理高浓度铜氰废水,得出了最佳工艺条件,出水水质达到排放标准。

除此之外,利用该反应原理,可以用硫酸亚铁来处理含次氯酸钠的废水。海晓兰等[28]通过对多种含氯废水处理工艺的分析,选择硫酸亚铁处理含氯的废水(含有次氯酸钠等物质,不符合污水处理厂的进水标准),使其达到工业废水排放标准。

3.1.3 亚硫酸钠还原法

亚硫酸钠与次氯酸钠能发生氧化还原反应,生成氯化钠与硫酸钠,可以有效地对含次氯酸钠的废水进行无害化处理,该反应原理见式(18)[29]:

亚硫酸钠常用于工业次氯酸钠废水的处理,而投加亚硫酸钠试剂会增加废水中无机盐含量。在实际操作过程中,该反应的进行会使废水温度升高,且伴随少量氯气逸出,存在安全与环保问题。因此,在投加亚硫酸钠试剂处理次氯酸钠废水的过程中,对亚硫酸钠的用量需进行严格控制,若该处理的时间较长,则需要进行计算以及实时的监测。

目前,向含次氯酸钠的废水中投加亚硫酸钠试剂的专利很多,但通常是结合其他化学试剂来处理含次氯酸钠废水,如王栋等[26]在次氯酸钠废水中先后加入亚硫酸钠溶液和草酸溶液送入反应罐中,各搅拌反应1~2 min,反应后的液体排出后稀释,进入清水池。

除以上三种方法外,还有其他化学试剂用来氧化还原次氯酸钠。如李远兵等[30]采用尿素处理次氯酸钠废水。

尽管次氯酸钠废液常用氧化还原法进行处理,且技术相对成熟,处理效率高,但目前仍存在一些不足之处,如有效性不足、成本高、操作复杂、易产生二次污染、时间较长、适应性有限及对环境影响大等,因此需要寻求更为经济、高效、环保的处理方法。

3.2 金属氧化物催化降解

由次氯酸钠的特性可知,次氯酸钠不稳定,会自我分解,若存在金属离子(如钴、镍、锰、铜、铁等),则会催化分解反应的进行,加快其分解。次氯酸根离子的强氧化性可以将金属离子转化为氧化物。Kim 等[31]研究不同金属氧化物、氢氧化物对次氯酸盐溶液催化分解的影响,并进行评价和比较,发现含镍的金属氧化物、氢氧化物对次氯酸钠的分解效果最佳。梅华等[32]通过研究,发现含镍的金属氧化物可以加快次氯酸钠溶液分解,生成原子氧。

目前,含镍的复合材料也有用于次氯酸钠废液的降解。徐继[33]制备一款沸石负载锰镍氧化物复合材料,将该沸石负载锰镍氧化物复合材料用于次氯酸钠废液的催化降解,利用催化塔,使预处理后的次氯酸钠废水在催化塔内与沸石负载锰镍氧化物复合材料进行充分接触反应,得到达标的废水。另外,次氯酸钠也可将二氧化锰(MnO2)、氧化铜(CuO)等金属氧化物氧化为高价金属氧化物,而这些高价金属氧化物都不稳定,受热易分解产生氧气(O2),从而加快次氯酸钠的分解速率。

金属氧化物催化降解次氯酸钠废液具有较高的降解效率和环保性。随着环保政策的不断加强和人们对环境保护的重视,金属氧化物催化降解次氯酸钠废液技术将会有更广阔的应用前景。但在成本、选择性、催化剂的寿命和处理工艺方面仍存在一定的问题和挑战。因此该技术目前常与其他废水处理技术结合使用,以进一步提高废水处理效率和效果。

3.3 光催化降解法

根据次氯酸钠在光照(尤其紫外光)条件下会加快分解的特性,可采用光照催化降解次氯酸钠废水中的次氯酸钠(NaClO),使其降解成氯化钠(NaCl)和氧气(O2)。

首先,次氯酸钠的水溶液会发生可逆水解反应,生产次氯酸和氢氧化钠。

然后,由于次氯酸不稳定,在光照(紫外线照射)条件下会分解成氯化氢(HCl)和氧(O2)。

光照下,次氯酸的分解使次氯酸钠的水解反应加快。同时,光照催化反应产生H+不断被OH-消耗,促进了整个反应向右移动,加速NaClO 的降解。

目前,光照降解次氯酸钠的研究有很多,同时也有很多利用光催化池降解处理次氯酸钠废液的处理工艺。崔觉剑等[34]设计了一种紫外灯光催化降解次氯酸钠废液的方法,利用紫外光照射次氯酸钠废液,将次氯酸钠溶液反应生成的氯化钠溶液作为废水排放,气体部分直接逸出。该研究也得出:紫外线催化降解需要有足够的照射功率; 紫外灯的辐射距离有最佳值; 废水中初始NaClO 含量对降解速率基本没有影响;废水的pH对降解速率基本无影响等结论。赵燃[35]报道了一种处置次氯酸钠废液的装置及方法,利用紫外光照射次氯酸钠废液。紫外线灯采用UVC 波段,管间距为20~30 cm,功率为80~120 W。在照射时间为75~95 h 下,次氯酸钠废液中有效氯的降解速度明显提升,且最终能达到排放标准。通常,工业上采用紫外光催化结合其他手段来处理次氯酸钠废液。张浩等[36]采用紫外光催化+过氧化氢法组合处理工艺,通过对NaClO 废水处理工艺的研究,获得一套成熟的处理NaClO 废水的工艺方案,有效地减少了NaClO 废水对环境的污染。

光催化法在处理次氯酸钠废液时仍存在一些缺陷:废液中的某些金属离子可能会附着在灯管外表,造成光催化效率下降;光催化处理技术主要利用紫外光进行催化反应,光源利用率较低;产生的氯气和氧气可能会与其他物质发生反应,生成难以处理的废渣;处理时间相对较长等。但光催化处理技术作为一种环境友好的处理方法,且分解效果好、能耗低、操作简单。随着近几年环保要求的提升,光催化法也是一种经济可行的反应,在未来可能成为一种利用光能处理水污染源的有效技术。

3.4 生物处理法

生物处理法是利用微生物的代谢作用氧化还原废水中的有机物。根据微生物的代谢类型,主要有好氧生物处理和厌氧生物处理。厌氧生物处理一般应用在中、高浓度的污水处理中,好氧生物处理一般应用在中、低浓度的污水处理中。

生物处理法也被广泛应用于含次氯酸钠废水的处理中。选择合适的微生物进行厌氧或好氧反应,将次氯酸钠废水引入生物反应器中,利用微生物菌群对其进行处理,使其转化为无害或低毒物质,同时也可以提高废水的处理效率。常见的生物降解方法包括活性污泥法、生物滤池法、生物膜法等[37-39]。

生物技术因其环保和低成本的优点,在废水处理领域具有广泛的应用前景。但生物处理法处理效率相对较低,故通常要通过预处理、生物降解、氧化还原、沉淀絮凝、膜分离、蒸发浓缩、焚烧处理等多种技术的组合应用,才能实现含次氯酸钠废水的有效处理。在实际操作中,也应根据废水的水质特征和处理要求,结合各种技术的优缺点,选择合适的处理方法和工艺组合,以达到最佳的处理效果。

4 结论与展望

(1)次氯酸钠溶液消毒杀菌效果好、生产成本低、储存安全性高,其应用越来越广泛。对满足技术指标要求的A-Ⅱ型正品次氯酸钠可应用于各行各业的漂白剂与消毒剂等; 对不可用于医疗、食品及饮用水等行业的次氯酸钠溶液,则要提高其在水处理、尾气处理等用途的比例,使其达到资源化利用。

(2)针对无法利用的次氯酸钠废液,则需要进行有效的处理。传统的化学处理法在环保方面存在一定的局限性且处理成本较高,新型的光催化处理和生物处理法虽然在环保方面具有一定优势,但处理效率相对较低。因此,在实际应用中,一般结合具体的需求和条件,采用多种方法组合使用,以达到次氯酸钠废液的最佳处理效果。

(3)随着环保要求趋严,开发环境友好型低成本的次氯酸钠处理技术显得非常迫切。如研究高性能催化技术,通过工程手段,提升催化效率;将次氯酸钠溶液还原成氯气、氯化钠,并进行回收利用,实现资源循环利用。相信通过新技术的开发及完善现有的处理技术,可以实现次氯酸钠溶液的综合利用及无害化处理。

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