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近年来,随着人们环保意识的提高,造纸废水处理过程日益受到人们广泛关注。为了实现水的再利用,人们将废水深度处理后送到中水回用系统,减少新鲜水的使用量。在废水深度处理的最后阶段富集了大量的盐(硫酸钠和氯化钠)、有机物、有机溶剂等,将盐从浓缩液中结晶出来再利用,不但实现了零排放,且硫酸钠是常用的化工原料,有一定的经济效益,可以减小废水处理过程的成本。因此,研究混合体系中硫酸钠溶解度,对于从造纸废水混合体系中提取硫酸钠有着一定的参考意义。 首先考察了不同温度、不同有机溶剂的含量对硫酸钠溶解度的影响,观察了有机溶剂对硫酸钠晶体形貌的影响,并分析了有机溶剂改变硫酸钠溶解度的机理。实验结果表明:硫酸钠的溶解度随着有机溶剂含量的增大而减小,且有机溶剂对硫酸钠溶解度的影响大小依次为丙酮>乙醇>甲醇>乙二醇;在40℃,纯水中加入3%丙酮时,硫酸钠溶解度由488.30g/L降低到85.07g/L。SEM照片结果表明:有机溶剂可以影响硫酸钠的形貌,原因可能是有机溶剂的加入改变了硫酸钠晶体的生长速率,使得晶体表面的粗糙度发生不同程度的改变。有机溶剂使硫酸钠溶解度降低的原因是这几种有机溶剂存在氢键,当此类有机溶剂进入到水盐混合体系中,会优先与水分子结合,聚集在水分子的周围,使得“自由水”所占的比例下降,硫酸钠由于和水分子联系弱而在远处聚集,使得硫酸钠相对过饱和而析出。 其次,以造纸废水体系作为背景,选择造纸废水中的主要成分(NaOH、木质磺酸钠、糖类)进行实验,考察单种成分的含量对硫酸钠溶解度的影响,测定了含有三种主要成分的实验溶液及造纸废水中硫酸钠的溶解度。结果表明:不同温度下,随着NaOH/木质素磺酸钠含量的增大,硫酸钠的溶解度减小;随着糖类含量的增大,硫酸钠的溶解度先增大后减小。在造纸废水及浓缩液体系中,浓缩倍数越大,COD值越大,硫酸钠的溶解度越小。 最后研究了硫酸钠-氯化钠-水体系的相平衡,利用Pitzer模型简化的H-W公式对相平衡数据进行分析。在10℃、20℃下,该混合体系中仅存在NaCl和Na2SO4·10H2O的结晶区,没有Na2SO4的结晶区;在30℃时,体系有Na2SO4的结晶区;在40℃时,该混合体系有NaCl·2H2O的结晶区和Na2SO4的结晶区。对三元混合体系在不同温度下共饱和点组成进行了对比,随着温度的升高,在共饱和点的组成中,NaCl的质量分数相对增大,Na2SO4的质量分数相对减小。在相平衡的密度-组成图中,随着组成的改变,液相密度值呈现对称性的变化规律。通过简化的Pitzer模型的H-W公式计算了三元体系在不同温度下的溶解度数据,结果表明模型计算结果与实验结果基本一致。