摘要：采用硅藻土作助滤剂，通过预涂和主体吸附、过滤的方法回收萘酚类染料工业废水中溶解的亚硫酸钠。研究结果表明：采用此法获得的晶体亚硫酸钠，其回收率和相对含量都优于筛网过滤法；应用carman方程计算出过滤定量液体所使用的最佳助滤剂用量及对应压力。
关键词：硅藻土助滤剂 预涂 主体过滤 染料废水 亚硫酸钠
吉林化学工业公司染料厂排出的工业废水中含有萘、萘酚、萘酚衍生物、na2so3及nahso3等物质，其中na2so3占14.84%。为提取废水中的na2so3晶体，先后采取了加热蒸馏有机物、筛网(滤纸)过滤、活性炭吸附等方法，但效果均不够理想，因此，采用硅藻土作助滤剂进行试验。
1 试验原理与方法
1.1 原理
按机械载流的原理，助滤剂颗粒可以载流杂质，吸附一定量的萘、萘酚、萘酚衍生物和其他杂质，使澄清液体流出以达到过滤的目的。因而，助滤剂的结构形式、间隙大小、表面组成、吸附能力等对滤液的澄清度有很大影响，同时，滤液的粘度、密度、温度等对过滤效果也有一定的影响。试验采用先预涂再进行主体过滤的方法，预涂作用在于形成预涂层，从而延长助滤剂的过滤周期。助滤剂过滤过程主要是形成一个滤饼，这个滤饼具有液体的可透性，在液体透过过程中，助滤剂的颗粒对杂质颗粒有一定的吸附作用。如果没有助滤剂，滤饼只是由杂质颗粒沉降形成，液体的透过性极差。
对于恒压过滤，应用carman方程：
t/v=［u2αcsymt／2δp2a3］v (1)
式中 v——时间t(s)内的总流量，m3
u——被过滤液的粘度，pa·s
α——过滤阻抗，m/kg
cs——被过滤液体的总渣量，kg/m3
ym——单位面积滤材的比阻抗，m-1
a——过滤饼的面积，m2
δp——过滤压力，pa
式(1)中如果滤饼不可压缩，则α不变，t/v对v是直线关系；如果滤饼可压缩，则α改变，t/v对v不是直线关系。直线关系有利于过滤(且斜率越小越有利于过滤)，非直线关系不利于过滤。萘酚类染料工业废水滤出液中的亚硫酸钠含量用分光光度法测定。溴百里香酚兰为酸碱指示剂，其变色范围为ph=6.0～7.6，颜色由黄变蓝。根据吸收度与浓度成正比的关系即可求得未知物中na2so3的百分含量。
1.2 试验方法
原水为吉林化学工业公司染料厂排出的工业废水(na2so3占14.84%)，红褐色。助滤剂为吉林大学物理化学研究室研制的高温硅藻土(含无定形sio285%～94%)。亚硫酸钠、碳酸钠均为分析纯。
过滤装置如图1所示，其过滤面积为3.85×10-5m2，直径为7.0×10-2 m，高度为5.0×10-2 m(亦可根据过滤量决定)。过滤的目的是去除废水中高于5%的nahso3(2nahso3+na2co3→2na2so3+h2o+co2↑)。试验时，在1 kg废水中加入1.5×10-2 kg的na2co3，将0.20 l含硅藻土助滤剂的废水从加料口加入、抽滤，在滤纸(筛网)上形成预涂层；将流出液再次通过加料口加入，重复三次，完成预涂。最后通入具有一定比例助滤剂的废水，加压进行过滤。全部过滤结束后，用少许蒸馏水重复过滤2次，以保证滤液中na2so3的含量。
取滤液用分光光度法分析na2so3的相对含量，加热浓缩，去除多余的水分和少量酚，干燥后即得白色晶体na2so3。
2 结果与讨论
2.1 助滤剂最佳用量的选取
预涂5.0×10-3 kg(1.30kg/m2)助滤剂，主体过滤用量分别为：0.10×10-2、0.25×10-2、0.50×10-2、1.00×10-2、2.00×10-2 kg/l；压力表压力为4.90×104 pa。各种助滤剂用量试验数据见表1。
| 助滤剂用量(×10-2kg/l) | 0.10 | 0.25 | 0.50 | 1.00 | 2.00 |
| 斜率 | 0.21 | 0.20 | 0.19 | 0.28 | |
| na2so3相对含量(%) | 17.93 | 18.20 | 19.40 | 19.92 | 19.92 |
经试验，斜率小的助滤效果好，用量为0.50×10-2 kg/l的为最佳，斜率比用量为1.00×10-2 kg/l时的略大，但二者相差很小，na2so3的相对含量相差得也很小。用量为0.25×10-2 kg/l时，斜率虽然也很小，但用量过少，预涂不均匀，过滤效果不理想，同时，na2so3的相对含量增加得也很少。所以，最佳助滤剂用量的选择为0.50×10-2 kg/l。助滤剂用量为 0.10×10-2 kg/l和2.00×10-2 kg/l的过滤效果不好，前者滤饼太薄不均匀，na2so3相对含量增加值很少；后者助滤剂用量多，滤饼太厚，影响过滤速度，虽然na2so3 的相对含量有所增加，但此方法是不可取的。因此，在压力为4.90×104 pa的情况下，预涂5.0×10-3 kg(1.30kg/m2) 助滤剂，主体过滤最佳用量为0.50×10-2 kg/l。
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