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摘要：煤化工废水处理面临着成本与环境影响的双重挑战，尤其对于高浓度氯化钠废水的处理极具挑战性。针对这一问题，研究采用了结合悬浮冷冻浓缩与低温溶析结晶的技术方案，旨在提高氯化钠的回收率。并系统性地探讨了冷冻温度、搅拌时间及NaCl初始浓度对NaCl回收效果的影响。实验结果显示：在-10℃的悬浮冷冻温度下，浓缩液浓度与冰晶纯度获得了最佳表现。在搅拌时间为60 min、NaCl浓度为25.0％的条件下，NaCl的回收率最高，可达38.68％。该方法为废水中无机盐类的再回收利用提供了新的途径，对煤化工废水处理技术的进步具有实际和理论上的推动作用。
关键词：煤化工废水；NaCl回收；悬浮冷冻浓缩；低温溶析结晶；资源再利用
0引言
煤化工产业在推动现代经济发展中扮演者重要角色，然而，伴随产生的废水问题亦日益凸显，特别是含有高浓度NaCl的废水对环境的潜在威胁不可小威。现有的处理技术虽然多样，但面临着成本高、能耗大以及二次污染等诸多挑战“。因此，探宄既经济又环保的煤化工废水处理新策略显得尤为紧迫。悬浮结晶法作为一种新兴的废水处理技术，在低温条件下通过结品反应去除溶液中的无机盐颗粒，显示出较好的应用前景中。该方法不仅能够有效浓缩废水，还能有效实现资源的再利用。
为了进一步提高处理效率和降低能耗，本研究提出了一种结合悬浮结晶与低温溶析结晶的处理流程。研究设置了不同的参数，首先，通过低温悬浮结晶技术对废水进行预处理，以浓缩废水中的NaCI。然后，采用低温溶析结晶的方法进一步回收NaCI自在探索最优的回收参数设置，研究不仅优化了传统的处理方法，也对煤化工废水处理的可持续性和资源回收再利用具有重要的实践意义。此外，此项技术的创新之处在于综合运用了两种结晶技术的优势，通过探索最优工艺参数，实现了高效率的废水处理与资源回收双重目标。这一研究不仅能够为煤化工废水处理提供新的技术参考，同时，也为相关领域的环境治理与资源循环提供了一定的理论基础和技术支撑。
1实验方案
1.1实验试剂与仪器
研究中所需的试剂与仪器如表1所示，实验中所用水均为超纯去离子水。
1.2实验原理
悬浮冷冻浓缩是一种通过冷冻废水来使溶质结晶的过程，在这个过程中，废水被冷却至其冻点以下，但通常高于溶质的结晶点”。由于溶剂冰点高于NaCI的溶解度，因此，溶剂会首先结冰，从而在液相中留下越来越浓缩的溶质溶液。低温溶析结晶是与悬浮冷冻浓缩相似的一个过程，但它利用的是体系的共晶点田。在这个过程中，含盐废水被冷却到接近其共晶温度，也就是水和盐可以共同形成固态的最低温度，在共品温度下，盐和水会同时结晶，形成固态的共晶混合物。
1.3实验方法
1.3.1悬浮冷冻浓缩实验
称取100 g的NaCI并放入量瓶中，加入无水甲醇至500mL刻度线，摇匀至完全溶解。将配制好的NaCI溶液均分为5份，每份100mL，放入不同的试剂瓶中。设置低温恒温精的温度至-10、-12.5、-15.0、-17.5、-20.0℃并将试剂瓶分别置于相应温度的槽中。冷冻4h后形成结晶，然后，将每个容器中的结晶与溶液迅速分离。结晶分离后，收集冰融水，并将其保存于标记容器中。使用氛离子选择性电极测定各冰融水样本的氯离子浓度，使用电导率仪测定各冰融水样本的电导率。同时，测量剩余浓缩液的氯离子浓度和电导率。对于冰晶纯度，则根据溶液的氯离子浓度与冰融水氯离子浓度进行计算。
1.3.2低温溶析结晶回收实验
使用分析天平分别称取75、87.5、100、112.5、125 g的NaCl，分别溶解在500 mL无水甲醇中，准备出15％、17.5％、20.0％、22.5％、25.0％的NaCl溶液。将各浓度溶液分别转入标记的耐低温容器中，设定低温恒温槽至-10℃,启动搅拌器，将搅拌速度设定为500 r/min，设置搅拌时间分别为10、20、30、60、120、180、240 min，以进行溶析结晶。结晶形成后，迅速将溶液倒入预冷的离心管中，以4 000 r/min的速度进行离心，持续10 min，分离出结晶和母液。使用电导率仪测定母液的电导率，使用氯离子选择性电极测量母液的氯离子浓度。将分离的结晶物溶解于已知体积的无水甲醇中，测量其氯离子浓度和电导率，并计算氯离子的回收率。
2处理结果分析
2.1冷冻温度对废水浓缩效果的影响
不同的冷冻温度对于废水冷冻浓缩的影响效果如图1所示。图1-1为不同冷冻温度对ρ（Cl-）以及电导率的影响效果图，可以看出，随着冷冻温度的下降，浓缩液ρ（Cl-）以及电导率均呈现下降趋势，浓缩液ρ（Cl-）从187.2 g/L下降至了182.6 g/L，电导率从186.7 mS/cm下降至了181.9 mS/cm。而冰融水的ρ（Cl-）与电导率则呈现上升趋势，ρ（Cl-）从14.3 g/L上升至了21.87 g/L，电导率从36.79 mS/cm上升至了59.38 mS/cm。该结果对应了图1-2中不同温度对冰晶纯度的影响。随着温度下降，冰晶纯度下降，即在其他条件不变的情况下，温度越低、冷冻浓缩效果越差，在-10℃条件下，浓缩液浓度表现最佳，同时，冰晶纯度表现最佳。
2.2搅拌时间对废水结晶效果的影响
不同的搅拌时间对于废水电导率、氯离子浓度以及回收率的影响如图2所示。由图2-1可以看出，随着搅拌时间从10 min增加到60 min，电导率以及ρ（Cl-）呈现极快的下降趋势，电导率从62.1 mS/cm急速下降到了58.9 mS/cm，ρ（Cl-）从67.3 g/L急速下降到了65.8 g/L，而在60 min后，搅拌时间的延长几乎不影响电导率以及ρ（Cl-）。由图2-2可知，回收率在60 min时达到最高，为38.4％。因此，回收率在60 min搅拌时间下达到最佳。
2.3初始浓度对废水结晶效果的影响
不同的NaCl初始浓度对于回收率的影响如表2所示。从表2中可以明显看出，NaCl的初始浓度增长，会促进回收率升高，回收率与NaCl的初始浓度具备明显的正相关关系。NaCl浓度（“NaCl浓度”为“NaCl质量分数”，全文相同）从15.0％上升至25.0%,电导率上升了5.3 mS/cm，ρ（Cl-）上升了5.7 g/L，回收率上升了35.97％。在NaCl浓度为25.0％时，最佳回收率表现为38.68％。
3结论
煤化工废水中的NaCl含量高，处理不当会对环境造成极大影响。因此，探寻高效的处理方法，实现NaCl的有效回收，已成为环境保护与资源循环利用的重要课题。研究结合现有的煤化工废水回收方法，对悬浮冷冻浓缩与低温溶析结晶技术的综合应用效果进行探索。采取了低温悬浮结晶法对废水进行初步浓缩，通过低温溶析结晶法回收NaCl。实验过程中，重点考察了冷冻温度、搅拌时间及NaCl初始浓度对回收率的影响。结果表明：在-10℃的冷冻条件下，不仅浓缩液的浓度效果最为显著，而且冰晶纯度亦表现优异。在60 min搅拌时间及25.0％NaCl浓度条件下，NaCl的回收率达到了38.68％。此项技术的推广应用，有助于降低煤化工废水处理的能耗，促进对NaCl资源进行回收利用，对于保护环境和节约资源具有积极的作用。
参考文献
[1]Ma W,Zhang X,Han H,et al.Overview of enhancing biological treat-ment of coal chemical wastewater:new strategies and future directions[J].Journal of Environmental Sciences,2024,135(1):506-520.
[2]鲍慧敏，李懂懂.适用于高浓度煤化工废水预处理的新型絮凝剂研究[J].水处理技术，2023，49（9）：81-85.
[3]Ni M,Liu D,Jin J,et al.Ranking oxygen carriers for elemental mercury oxidation in coal-fired chemical-looping combustion:athermodynam-ic approach[J].Energy&Fuels,2020,34(2):2 355-2 365.
[4]毛立波，焦阳，高雅，等.预还原-多相催化氧化芬顿工艺处理煤化工废水工程工艺设计[J].净水技术，2022，41（9）：110-116.
[5]罗西，刘红妮，赵娟，等.PYX在DMF中的溶析结晶动力学[J].火炸药学报，2023，46（9）：803-811.
[6]丁中祥，秦贯丰，彭可文，等.悬浮结晶冷冻浓缩苹果汁的全床离心过滤[J].食品与机械，2021，37（2）：104-110.
[7]刘勰，陈鹏，范成李，等.有机物官能团与水分子间氢键强度对冷冻结晶过程中冰晶纯度的影响[J].环境工程学报，2021，15（1）：57-64.
[8]沈晓华，曹栋.冷冻结晶法纯化制备高纯度磷脂酰乙醇胺[J].中国油脂，2022，47（12）：141-145.
[9]姬登祥，刘学军，计建炳.响应面法优化冷冻结晶纯化壬醛酸甲酯工艺[J].浙江工业大学学报，2022，50（1）：55-94.
[10]马海龙.煤制乙二醇浓盐水分盐结晶工艺探讨[J].盐业与化工，2022，51（3）：43-45.后台-系统设置-扩展变量-手机广告位-内容正文底部 -
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基于不同方案比选的煤化工高盐废水处理技术论文
人参与 2024-10-18 10:52:36 分类 : 理学 点这评论 作者：团论文网 来源：https://www.tuanlunwen.com/
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