高浓度盐水的资源化利用:以高浓度硫酸钠及氯化钠矿井水制备工业级硫酸钾为例.pdf
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1、第37 卷第6 期2023年11月天津化工Tianjin Chemical IndustryVol.37No.6Nov.2023高浓度盐水的资源化利用:以高浓度硫酸钠及氯化钠矿井水制备工业级硫酸钾为例刘生涛,万姬宏,刘政恺(鄂尔多斯市环保投资有限公司,内蒙古鄂尔多斯0 17 0 0 0)摘要:文章介绍了一种利用高浓度硫酸钠和氯化钠矿井水制备工业级硫酸钾的方法。实验中,通过设定合理的实验条件和设备参数,有效地转化高浓度盐水为有价值的化学品。实验结果表明,所得硫酸钾的产率和纯度均满足工业生产的基本要求。虽然本方法在硫酸钾的产量和纯度上展现出一定的优势,但是还需进一步优化和评估,以期在工业生产中得到
2、应用。关键词:硫酸钾制备;高浓度盐水利用;资源化处理doi:10.3969/j.issn.1008-1267.2023.06.007中图分类号:TQ016文献标志码:A文章编号:10 0 8-12 6 7(2 0 2 3)0 6-0 0 2 2-0 3高浓度的硫酸钠和氯化钠矿井水是一种常见的工业废水,工业废水的处理一直是环境保护和资源循环利用领域的重要课题。这种矿井水中含有大量的钠离子和硫酸根离子,如果可以有效利用,不仅可以解决环境污染问题,还能为工业生产提供原料。在化工工业中,硫酸钾是一种重要的无机化合物,被广泛应用于农业肥料、工业催化剂、玻璃工业等领域。硫酸钾的制备通常需要消耗大量的钾矿石
3、,这是一种非可再生资源。因此,如何从其他源头获取硫酸钾,以减少对钾矿石的依赖,是工业生产和环保领域需要关注的问题。将高浓度的硫酸钠和氯化钠矿井水转化为硫酸钾,是环保和资源循环利用的综合体现。这样既能解决工业废水的处理问题,又能获得高纯度的硫酸钾31实验准备1.1实验材料1.1.1高浓度硫酸钠和氯化钠矿井水的来源实验材料主要是硫酸钠和氯化钠矿井水。该矿井水具有高浓度的硫酸根离子、氯离子和钠离子,具体浓度可通过电导率测量和离子色谱法进行定量分析。硫酸钠是一种白色结晶或粉末,可溶于水形成高浓度的硫酸钠溶液,是一种强电解质。氯化钠矿井水主要来源于氯化钠开采过程中产生的矿井渗水,含有高浓度的氯化钠,这些
4、矿井水的处理和利用一直是环境保护和资源再生领域的研究重点。在实验中,这两种盐水需通过特定的处理和制备步骤,实现其资源化利用,并转化为工业级的硫酸钾1.1.2实验设备的选择和参数设置本次实验主要设备包括离心机、滴定仪、烘干箱、电导率计、离子色谱仪等。1)离心机:使用普通的台式离心机进行样品分离。离心速度设定为50 0 0 r/min,离心时间为10 min。2)滴定仪:为准确测量硫酸根离子和氯离子的浓度,使用自动滴定仪进行滴定。滴定液为0.1mol/L的硫酸钠溶液和0.1mol/L的氯化钠溶液。3)烘干箱:烘干箱用于样品的烘干处理,设置的温度为10 5,烘干时间为2 h。4)电导率计:电导率计用
5、于测量样品的电导率,以确定样品中离子的浓度。设备的测量精度为0.5%。5)离子色谱仪:离子色谱仪用于收稿日期:2 0 2 3-0 7-2 5第37 卷第6 期刘生涛等:高浓度盐水的资源化利用:以高浓度硫酸钠及氯化钠矿井水制备工业级硫酸钾为例对样品中各离子的类型和含量进行定量分析。色谱柱为阳离子交换柱,流动相为2.5 mM硫酸钠和1.8 mM硫酸,流速为 1.0 mL/min。1.2实验方法1.2.1硫酸钾制备的基本原理和方法硫酸钾的制备主要通过两步反应来完成。第一步是硫酸钠和氯化钠在水溶液中的反应,生成氢氧化钠和硫酸氢钠。这是一个双置换反应,反应方程式见式(1)。Na2SO4+2NaCl=2N
6、aOH+NaHSO4+NaCl第二步是硫酸氢钠与氢氧化钠的反应,生成硫酸钠和水,这是一个酸碱中和反应,反应方程式见式(2)。NaSO4+NaOH=Na,SO+H,0以上两步反应需要在一定的温度和pH值条件下进行,反应温度为6 0 8 0,pH值为7 9。通过调整反应条件,可以得到高纯度的硫酸钾。1)将硫酸钠和氯化钠混合,添加适量的水,搅拌均匀,形成溶液。2)将溶液加热到6 0 8 0,并持续搅拌,使反应充分进行。3)反应结束后,将溶液进行离心,取上清液,通过滴定和电导率测量,确定反应的完成度。4)将上清液进行烘干,得到硫酸钾。以上步骤的具体参数和操作细节,需根据实验的实际情况进行调整。1.2.
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