孙利敏 葛方明
江苏建霖环保科技有限公司
摘要：文章基于硫酸钠废水的来源，对硫酸钠废水真空蒸发结晶脱盐技术进行简要分析，同时通过具体的硫酸钠废水真空蒸发结晶脱盐性能实验，突出该硫酸钠热处理工艺的技术优势。实验表明：真空蒸发结晶脱盐实验中，通过吸收器参数调控、硫酸钠处理温度的改变，该方法可将脱盐率保持在60~65%以内，可满足硫酸钠废水处理中的基本要求。
关键词：硫酸钠废水；真空；蒸发结晶；脱盐性能
引言：硫酸钠废水的热处理工艺中，“真空蒸发结晶”技术是在真空条件下，借助各类具有吸收性的溶液，促进硫酸钠废水冷凝、结晶，总结分析各项实验参数对废水处理中盐浓度控制的影响作用，改进硫酸钠废水处理方案，强化“真空蒸发结晶”技术的脱盐性能，为我国环境污染的防控打好基础。
一、硫酸钠废水的来源
工业文明发展中，电厂、焦化厂、冶金厂、电厂等行业的高盐废水量不断增多。各类生产活动中所产生的高盐废水多为硫酸钠、氯化钠，属于污染性无机物。硫酸钠废水是高盐废水处理的重点内容，但由于硫酸钠废水中物质结构的复杂性，相关人员在处理硫酸钠废水时，仍存在稀释、脱盐效果不佳等问题。而硫酸钠废水处理效果不仅会影响其资源化发展，还会造成污染风险，水环境中排放较多的污染物，损害水体环境，甚至会导致淡水资源变少、土壤碱化，不利于我国生态文明建设工作[1]。
二、硫酸钠废水真空蒸发结晶脱盐技术分析
硫酸钠废水中含有大量的SO42-、Cl-、Na+等物质，未能处理、处理不彻底后将其排放在环境中则会导致生态系统受到破坏。另外，废水排放、处理过程中，对废水内含盐浓度有着较大要求，所以有效处理硫酸钠废水中的盐分，是高效处理硫酸钠废水的关键。现阶段，可应用于硫酸钠废水处理的工艺有热法处理、膜法浓缩等，真空蒸发结晶脱盐技术则属于热处理工艺内，是将“蒸汽”作为废水加热载体，利用水的蒸发、冷凝处理，回收废水内盐分[2]。通过相关人员在硫酸钠废水处理中的实验可知，真空蒸发结晶脱盐技术具有能耗低、脱盐性能强、冷凝效率高等优势，可在硫酸钠废水处理中，准确的控制各处理阶段的盐分变化，加快废水蒸发速度，使硫酸钠废水冷却后快速达到脱盐所需的饱和度，完成硫酸钠废水处理中的脱盐任务。
三、硫酸钠废水真空蒸发结晶脱盐性能研究
（一）实验原理
硫酸钠废水真空蒸发结晶脱盐实验中，其脱盐原理是在装有溴化锂溶液的吸收器、装有硫酸钠废水结晶装置相互连通后，抽离空气，创设真空条件。随后结晶器内硫酸钠废水在与溴化锂溶液产生蒸汽压差后，融合物质内的蒸汽压差可作为蒸汽推动力，且通过气相连接的方式吸收溴化锂溶液，带离蒸汽内热气，使剩余硫酸钠废水结晶脱盐[3]。实验前期，需提前确定各项实验参数，即利用结晶器控制硫酸钠废水时，应借助公式M0W0=GC+(M0-GCR-V)W1，其中M0、V、GC等分别硫酸钠废水质量、水蒸气质量、尚未结晶的废水。R为不同形态的废水质量比，而在实验过程中，硫酸钠溶液冷凝、结晶后，产生的结晶体为Na2SO4?10H2O，代入相关实验数据后可知，R取值为2.27。
（二）实验装置
真空蒸发结晶脱盐实验期间，实验装置由吸收器、气相连通器、结晶器、真空泵、缓冲罐等，其中吸收器、结晶器内部容积分别为2L、1L。二者借助气相连通器连通后，可使用磁力搅拌器控制内部液体，用精度较高的温度计测量废水温度、废水溶液温度，记录结晶器内蒸汽压力。
（三）实验流程
首先，在分析真空蒸发结晶脱盐技术实践性能时，实验人员需重点关注溴化锂溶液、废水质量u的关系，计算不同极端工况下二者的作用机理。在此基础上，实验人员应将溴化锂溶液质量参数控制为58%，结晶器运行后，废水与溴化锂溶液融合后，其质量分数应调整为15%，溶液温度为30摄氏度[4]。废水内结晶后，其温度应控制为5摄氏度，混合溶液质量分数为7%。但是对硫酸钠废水蒸汽结晶脱盐时，还应提前明确废水定性质量、定性温度，计算平均值，具体计算结果为定性温度为17.5摄氏度，定性质量为11%。
其次，在上述实验条件下，将实验装置内定压比热容调整为“ 3830J·kg-1·℃-1”，汽化潜热分别为 2.56×105J·kg-1、2.55×106J·kg-1 ，所计算出的溴化锂溶液、废水质量u比值为3.5。因此，在实验过程中，硫酸钠废水中的溴化锂溶液应大于3.5kg。通过实验人员的相关性分析可知，最终实验确定的质量参数为废水0.6kg，溴化锂溶液为1.8kg，浓度为58%。
最后，实验过程中，相关人员可应用“间歇结晶法”，对废水实施脱盐，实验期间还应配置15%的模拟废水，对比分析真空蒸发结晶脱盐性能。具体来说，实验开始后，可将0.5kg实验废水增加至结晶器内，随后将58%的溴化锂溶液倒入吸收器，二者融合后，使用磁力搅拌器快速搅拌[5]。搅拌过程中打开真空泵，调整真空模式，将装置内影响溶液冷凝的气体抽走，记录结晶器中溶液温度变化。待系统内真空度达到后，关闭吸收器、缓冲设备的阀门，关闭真空泵，保持一定时间段后，将废水冷却，使溴化锂溶液温度控制在25摄氏度。实验器具，结晶器内废水流动时间为20分钟，结束流动后，需快速去除结晶体，称取结晶体重量，计算硫酸钠废水真空蒸发结晶实验中的脱盐率，具体公式为η=G0/M0W0。
（四）实验结果分析
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如表1所示，由硫酸钠真空蒸发结晶脱盐实验参数可知，结晶器转速控制在200~400r-min-1，吸收器转速为500r-min-1时，脱盐率可控制在58~65%，理论脱盐率为同样为58~65%，表示在实验中，只要将实验装置内热力学水平控制在一定范围内，则可有效增加实验脱盐率，满足新时期硫酸钠废水脱盐需求[5]。
四、结语
综上所述，脱除硫酸钠废水中的盐分，是净化硫酸钠废水，保护水体环境的重要手段真空蒸发结晶脱盐性能实验，是利用热处理工艺中的“真空蒸发脱盐”技术，降低硫酸钠废水中的盐浓度，将其作为结晶回收利用，促进硫酸钠废水的资源化发展。通过本文的实验研究可知，采用真空蒸发脱盐技术，硫酸钠废水处理中脱盐率约为65%，高于传统硫酸钠废水脱盐率，对完善硫酸钠废水处理方案意义重大。
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