二甲基亞砜工業廢鹽中亞硝酸鈉的脫除研究

郭舉

［甕福（集團）有限責任公司，貴州福泉550501］

二甲基亞砜工業廢鹽中亞硝酸鈉的脫除研究

郭舉

［甕福（集團）有限責任公司，貴州福泉550501］

利用二甲基硫醚氧化法制備二甲基亞砜的企業在生產過程中會副產一定量的工業廢鹽，其主要成分為硝酸鈉并含有較大量的亞硝酸鈉，需要脫除其中含有的亞硝酸鈉使其達到國家排放標準要求。研究了二甲基亞砜工業廢鹽中亞硝酸鈉的氧化脫除工藝，分別采用熱空氣、雙氧水、臭氧3種不同的氧化劑，對廢鹽中亞硝酸鈉的氧化脫除效果進行了研究，并比較了其處理成本。研究結果表明臭氧對亞硝酸鈉的脫除效果最好，可將廢鹽中亞硝酸鈉質量分數由2.48%降至0.000 14%，脫除率近100%，其處理成本低，約60元/t。

二甲基亞砜廢鹽；亞硝酸鈉；脫除

二甲基亞砜（DMSO）工業廢鹽中含有較大量的亞硝酸鈉，亞硝酸鈉是一種有毒有害物質，含有較大量亞硝酸鈉的食品對人體危害很大并有致癌性，人食用0.2～0.5 g就可能出現中毒癥狀，如果一次性誤食3 g，就可能造成死亡［1］，同時廢鹽若是長期露天堆放導致其吸潮或被雨水沖洗，易污染地下水源，對周邊自然生態環境造成嚴重的破壞，因此必須對廢鹽中含有的亞硝酸鈉進行脫除處理并達到國家相關標準要求后才能排放。

目前亞硝酸鈉的脫除方法主要有生物降解法和化學氧化法，前者對反應條件要求較為苛刻，應用于工業上具有較大的局限性，后者根據氧化方式不同又分為化學氧化、電化學氧化、光催化氧化等［2］。本文采用化學氧化的方式，分別研究了熱空氣、雙氧水、臭氧3種氧化劑對二甲基亞砜工業廢鹽中亞硝酸鈉的氧化脫除效果，并對其經濟性作了對比研究，從而尋找到處理成本低、脫除效果好的二甲基亞砜工業廢鹽的處理辦法。

1　實驗部分

1.1實驗原料及設備

原料:二甲基亞砜工業廢鹽（成分如表1所示）、熱空氣、雙氧水、臭氧。

表1　二甲基亞砜工業廢鹽成分%

設備:反應器（圓底燒瓶2 L）、恒溫水浴鍋、臭氧發生器、轉子流量計、pH計、空氣壓縮機。

二甲基亞砜工業廢鹽氧化設備圖見圖1。

圖1　二甲基亞砜工業廢鹽氧化設備圖

1.2實驗原理及檢測方法

實驗原理:亞硝酸鈉在一定條件下易與氧化劑尤其是強氧化劑發生氧化反應生成硝酸鹽，利用這一特性，通過采用添加氧化劑的方式對廢鹽中亞硝酸鈉進行氧化轉化脫除，分別研究了熱空氣、雙氧水、臭氧3種氧化劑對廢鹽中亞硝酸鈉氧化脫除的情況。所涉及的主要反應方程式如下:

檢測方法:樣品中亞硝酸根離子含量采用Dionex ICS-900離子色譜儀檢測，具體方法見參考文獻［3］，檢測結果以亞硝酸鈉質量分數表示。

1.3實驗結果及討論

1.3.1熱空氣對廢鹽中亞硝酸鈉氧化脫除實驗

空氣中含有大量的氧氣，在一定條件下具有較好的氧化效果，而且空氣是一種廉價的生產原料，可以降低廢鹽處理成本。本實驗采用熱空氣作為氧化劑，通過控制溶液pH、熱空氣溫度、氧化時間等條件，研究采用熱空氣作為氧化劑時廢鹽中亞硝酸鈉氧化脫除效果。實驗結果表明，用熱空氣作氧化劑時，控制氧化反應條件為t=6 h、T=60℃、pH=3，廢鹽中亞硝酸鈉質量分數可由2.48%降至0.6%，廢鹽中亞硝酸鈉脫除率為75.81%。與國家規定的亞硝酸鈉排放標準含量［w（亞硝酸鈉）≤0.015%］有較大的差距，因此此法不可行。實驗結果見表2。

表2　熱空氣氧化實驗結果

1.3.2雙氧水對廢鹽中亞硝酸鈉氧化脫除實驗

雙氧水具有很強的氧化性，在工業上大多被用作強氧化劑，且發生氧化反應后的生成產物為水和氧氣，不污染反應原料，不引入新的雜質，是一種較為理想的氧化劑。本實驗采用雙氧水作氧化劑，研究不同氧化條件下對廢鹽中亞硝酸鈉的脫除效果。實驗結果表明，雙氧水對廢鹽中亞硝酸鈉的氧化脫除具有很好的效果，控制氧化反應條件為T=45℃、雙氧水用量為廢鹽質量的17%、pH=5、t=30 min、攪拌轉速為200 r/min時，可將廢鹽中亞硝酸鈉的質量分數由2.48%降為0.000 43%，遠遠低于國家排放標準要求的0.015%，亞硝酸鈉的脫除率為99.98%。但是雙氧水用量較多，約為廢鹽質量的17%，即每處理1 t廢鹽需消耗雙氧水0.17 t，導致處理成本較高。實驗結果見表3。

表3　雙氧水氧化實驗結果

1.3.3臭氧對廢鹽中亞硝酸鈉氧化脫除實驗

利用臭氧發生器作為臭氧源，同時鼓入一定量空氣稀釋臭氧濃度，研究不同反應條件下對DMSO工業廢鹽中亞硝酸鈉的氧化脫除情況。實驗結果表明，采用臭氧作為氧化劑處理DMSO工業廢鹽中的亞硝酸鈉具有非常好的脫除效果，控制氧化反應條件為t=0.5 h、T=25℃、pH=4.5、臭氧質量濃度為0.008 g/L、通氣量為600 L、廢鹽處理量為1 kg，可將廢鹽中亞硝酸鈉質量分數由2.48%降至0.000 14%，遠遠低于國家規定的排放標準要求中的0.015%，廢鹽中亞硝酸鈉脫除率約為100%。與雙氧水相比，臭氧具有更好的氧化效果，同樣不會引入新的雜質，且其成本消耗較低，但是需要較高昂的設備投入。實驗結果見表4。

表4　臭氧氧化實驗結果

1.3.4經濟性比較

采用熱空氣作為氧化劑時，雖然處理成本低，但是無法達到國家規定的排放要求；采用雙氧水作為氧化劑時，在一定條件下可將廢鹽中亞硝酸鈉的質量分數由2.48%降為0.000 43%，亞硝酸鈉的脫除率為99.98%，但是雙氧水用量較多，約為廢鹽質量的17%，即每處理1 t廢鹽需消耗雙氧水0.17 t，按目前雙氧水售價1 100元/t計算，即每噸廢渣的處理成本需200元左右，處理成本較高；采用臭氧作為氧化劑時（由臭氧發生器提供臭氧源），氧化效果非常好，脫除率近100%，可完美地氧化轉化廢渣中的亞硝酸鈉，且其處理成本較低，處理每噸廢渣僅需耗電20～30 kW·h，按工業用電價格0.8元/（kW·h）計算，能耗成本為16～24元/t，但是其裝備一次性投入較高，大型臭氧發生器（5 kg/h）市場售價約為50萬左右，此設備每小時可處理1 t廢渣，按設備6年折舊計算折合處理成本，總計約60元/t處理成本。綜合考慮，采用臭氧氧化轉化廢鹽中的亞硝酸鈉是一種低成本的處理方式。

2　結論

1）采用熱空氣作為氧化劑時，可將二甲基亞砜工業廢鹽中亞硝酸鈉質量分數由2.48%降至0.6%，亞硝酸鈉脫除率為75.81%，此法雖然處理成本低，但是無法達到國家排放標準要求。2）采用雙氧水作為氧化劑時，可將廢鹽中亞硝酸鈉的質量分數降至0.000 43%，亞硝酸鈉的脫除率為99.98%，但是雙氧水消耗量為廢鹽質量的17%，導致處理成本較高，約為200元/t。3）采用臭氧作為氧化劑（臭氧由臭氧發生器提供）時，可將廢鹽中亞硝酸鈉質量分數降至0.000 14%，亞硝酸鈉的脫除率為100%，處理成本約為60元/t。綜合比較，采用臭氧作為氧化劑氧化脫除二甲基亞砜工業廢鹽中的亞硝酸鈉，是一種處理成本低、亞硝酸鈉脫除率高的方法。

［1］程斌，鞠耀明，王凱南，等.氧化法處理亞硝酸鹽廢水資源化回收硝酸鹽［J］.廣東化工，2010，37（6）:177-178.

［2］周超，高乃云，楚文海，等.水體中亞硝酸鹽生物毒性和去除的研究進展［J］.給水排水，2011，37（5）:104-107.

［3］國家環境保護總局.水和廢水監測分析方法［M］.4版.北京:中國環境科學出版社，2004:268-271.

聯系方式：158383434@qq.com

Study on removal of sodium nitrite from DMSO industrial waste residue

Guo Ju
［Wengfu（Group）Co.，Ltd.，Fuquan 550501，China］

A certain amount of industrial waste residue were produced from the enterprises in the production process of DMSO by dimethyl thioether oxidation method，and the main ingredient of the residue was sodium nitrate and contained some sodium nitrite which needed to be removed to meet the requirements of the national emission standards.The oxidation process of sodium nitrite in industrial waste residue with hot air，H2O2，and ozone was studied respectively，and their costs were compared.Results showed that the effect of ozone was the best，sodium nitrite mass fraction can be reduced from 2.48%to 0.000 14%，the removal rate was near 100%，the treatment cost was low，and it was about 60 yuan/t.

residue of DMSO；sodium nitrite；removal

TQ131.12

A

1006-4990（2016）10-0054-02

2016-04-15

郭舉（1983—），男，碩士，化工工程師，主要從事磷化工行業環保、技術開發及資源循環利用等，已發表論文5篇，申請國家專利29件，獲授權7件。