探究毛銻生產廢液制備硫酸鈉的工藝

徐守燕

摘要：在機械加工行業、鋼鐵生產行業中，為高效清理金屬表面，需使用大量的酸性溶液。在酸洗期間，重金屬離子將會在洗液中濃度上升，使得酸洗溶液成為廢液。廢液具有強酸度和高金屬濃度等問題，若是隨意排放將會影響周邊環境。本文將基于毛銻生產期間所產生的廢液展開試驗分析，利用生產廢液完成硫酸鈉制備。

關鍵詞;酸洗廢液;硫酸鈉;工藝

毛銻生產期間產生的廢液，內含豐富的金屬離子，若是處理不當，不僅造成資源流失，還將會影響周邊環境，導致周圍生物健康受到影響。通過毛銻生產廢液制備硫酸鈉，是實現廢物利用的有效措施，由此也可解決廢液排放導致的環境污染問題，并獲得工業級硫酸鈉，具備良好的環境效益和經濟效益[1-2]。本文從實驗分析角度，探究硫酸鈉制備工藝，通過實驗獲取最佳制備工藝，提升毛銻生產廢液再利用能力。

一、制備硫酸鈉實驗

1.1實驗所需試劑與反應原理

硫酸鈉制備時所使用的試劑主要有三種，分別是工業用碳酸鈉、硫酸溶液以及實驗用水。在水溶液中，硫酸只存在著電離反應，硫酸通過電離而得到氫離子和硫酸離子，在氫硫化鈉中加入硫酸，氫氧離子和氫離子將會發生反應而形成水，加快了水解氫硫化鈉進程，獲得硫酸鈉。其化學反應為氫硫化鈉和硫酸反應，獲得硫酸鈉與硫化氫。碳酸鈉與硫酸鈉溶液當中的離子發生化學反應，形成沉淀，通過過濾、蒸發、結晶，將硫酸鈉完成提純[3]。

1.2實驗方法分析

1.2.1處理酸洗廢液

首先過濾完成毛銻生產而產生的酸洗溶液，將溶液中不相融的雜質過濾干凈，以降低對化學實驗的不良影響。在提取酸洗廢液的時候，要按照一定的質量要求獲取，將提取的實驗樣本存放在室溫環境內即可。實驗人員需對酸洗溶液展開攪拌，攪拌強度適中，使得可被融合的雜質快速融合。在溶液中利用以較緩的速度加入硫酸溶液，靜置一段時間后待內部溶液相互發生化學反應，生成沉淀物。將會沉淀物取出并烘干，便可以獲得硫化鈉。此時獲得的硫化鈉雜質較多，屬于粗制品，若是想獲取高質量硫酸鈉，還需要對其展開提純處理[4]。測量結晶體中的雜質含量和硫酸鈉含量。

1.2.2提純處理

粗品硫酸鈉在干燥完成后，需再次將其放置在水中，將其均勻攪拌使其完成溶解。溶解后的溶液要保存在恒溫環境下，時間控制在5分鐘左右，這種處理方法的主要目的是使得硫酸鈉完全被溶解，若是想要提高溶解速度，在恒溫環境下還可以適當性的增加溫度，但是不能增加過多，以免破壞分子結構。待靜止時間結束后，再次將除雜劑攪拌放入溶液中，攪拌力度要均勻，倒入除雜劑的力度要輕。待溶液與除雜劑反應一段時候后，需再次等待沉淀物生成，將沉淀物取出進行加熱烘干，獲得結晶體[5-6]。將結晶體放置在干燥的環境下，以加溫的方式對其烘干干燥處理，從而獲得精制硫酸鈉。測量結晶體中的雜質含量和硫酸鈉含量。

二、實驗結果分析

2.1硫酸加入時間分析

在實驗過程中，首先要基于化學實驗原理獲得粗制硫酸鈉晶體，從毛銻生產廢液中提取約500g酸洗廢液，將溶液存放在25℃的室溫環境下，將攪拌的速度控制在每分鐘250轉，硫酸溶液加入的速度要控制在每分鐘1g，將反應時間均控制在30分鐘。硫酸溶液加入的時間與硫酸鈉生成的量關系圖如下所示：

通過圖2.1可以得知，總體上當硫酸含量增加的時候，硫酸鈉的含量也會隨之上升。但是在前期階段，兩者的正比關系比較明顯，但是在后期階段，硫酸鈉含量相對保持穩定，此時可以得知，當硫酸的濃度達到一定標準的時候，硫酸鈉的含量將會保持一定的數值不變。根據測量結果可知，硫酸鈉的總體含量基本保持在91%。通過關系圖發現，在提取硫酸鈉的時候，使用硫酸具有良好的效果，可以快速使硫酸鈉沉淀，當硫酸增加的量上升時，硫酸鈉的溶液粘度將會上升，中和效果也會更加明顯。

2.2硫酸加入速度的測試

在提取實驗中，硫酸加入的速度是否會影響到生產廢液制備，也是本次探究的問題之一。從毛銻生產廢液中提取約500g酸洗廢液，將溶液存放在25℃的室溫環境下，將攪拌的速度控制在每分鐘250轉，硫酸溶液加入的速度要控制在每分鐘1g、每分鐘1.5g，每分鐘2g，每分鐘2.5g，將反應時間均控制在30分鐘。硫酸溶液加入的速度與硫酸鈉生成的量關系圖如下所示：

通過圖2.2可以得知，當以速度為變量時，硫酸鈉含量和硫酸含量的關系發展趨勢與圖2.1相同。總體看來，硫酸加入的速度對硫酸鈉的含量也有一定的影響。當硫酸加入的速度為每分鐘1.5g的時候，硫酸鈉的含量是最多的，可見當速度控制在每分鐘1.5g的時候，其中和反應則更加充分。過慢的增加速度，將會拉長中和反應時間，加入的速度太快，也將會獲得較差的效果，因為不能充分發生反應，不僅沒有取得良好的效果，還造成一定程度的浪費。

2.3攪拌速度測試

在實驗過程中，首先要基于化學實驗原理獲得粗制硫酸鈉晶體，從毛銻生產廢液中提取約500g酸洗廢液，將溶液存放在25℃的室溫環境下，將攪拌的速度控制在每分鐘250轉、每分鐘200轉、每分鐘150轉，硫酸溶液加入的速度要控制在每分鐘1g，將反應時間均控制在30分鐘。硫酸溶液加入的時間與硫酸鈉生成的量關系圖如下所示：

通過圖2.3的分析結果可以發現，攪拌的速度越快，硫酸與酸洗廢液之間的融合力度則更強，更充分，通過增加溶液攪拌速度，不僅可以將溶液的反應時間縮短，還可以增加反應的速度，降低沉淀劑的使用量。在制備毛銻生產廢液中的硫酸鈉時，最佳攪拌速度為每分鐘250轉。

結語

在毛銻生產期間，由于對于其生產質量的要求，需要對其表面進行酸洗，酸洗溶液的處理成為毛銻生產企業管理問題的關鍵。在可持續發展的理念之下，為保證酸洗廢水不會造成周邊生態環境破壞，同時實現毛銻生產企業的資源回收利用，利用硫酸制備硫酸鈉是有效的解決方案之一。本文便以此為出發點，在酸洗廢液中增加硫酸溶液，制備硫酸鈉。通過實驗分析可以得知，當硫酸溶液與酸洗溶液混合時，時間越長，生成的沉淀物會越多，但是這種現象僅僅是在一個時間段內。硫酸溶液加入速度為每分鐘1.5g，攪拌速度為每分鐘250轉，獲得的沉淀物更多，中和反應更加充分。

參考文獻

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