二甲基亚砜工业废盐中亚硝酸钠的脱除研究

郭举

［瓮福（集团）有限责任公司，贵州福泉550501］

二甲基亚砜工业废盐中亚硝酸钠的脱除研究

郭举

［瓮福（集团）有限责任公司，贵州福泉550501］

利用二甲基硫醚氧化法制备二甲基亚砜的企业在生产过程中会副产一定量的工业废盐，其主要成分为硝酸钠并含有较大量的亚硝酸钠，需要脱除其中含有的亚硝酸钠使其达到国家排放标准要求。研究了二甲基亚砜工业废盐中亚硝酸钠的氧化脱除工艺，分别采用热空气、双氧水、臭氧3种不同的氧化剂，对废盐中亚硝酸钠的氧化脱除效果进行了研究，并比较了其处理成本。研究结果表明臭氧对亚硝酸钠的脱除效果最好，可将废盐中亚硝酸钠质量分数由2.48%降至0.000 14%，脱除率近100%，其处理成本低，约60元/t。

二甲基亚砜废盐；亚硝酸钠；脱除

二甲基亚砜（DMSO）工业废盐中含有较大量的亚硝酸钠，亚硝酸钠是一种有毒有害物质，含有较大量亚硝酸钠的食品对人体危害很大并有致癌性，人食用0.2～0.5 g就可能出现中毒症状，如果一次性误食3 g，就可能造成死亡［1］，同时废盐若是长期露天堆放导致其吸潮或被雨水冲洗，易污染地下水源，对周边自然生态环境造成严重的破坏，因此必须对废盐中含有的亚硝酸钠进行脱除处理并达到国家相关标准要求后才能排放。

目前亚硝酸钠的脱除方法主要有生物降解法和化学氧化法，前者对反应条件要求较为苛刻，应用于工业上具有较大的局限性，后者根据氧化方式不同又分为化学氧化、电化学氧化、光催化氧化等［2］。本文采用化学氧化的方式，分别研究了热空气、双氧水、臭氧3种氧化剂对二甲基亚砜工业废盐中亚硝酸钠的氧化脱除效果，并对其经济性作了对比研究，从而寻找到处理成本低、脱除效果好的二甲基亚砜工业废盐的处理办法。

1　实验部分

1.1实验原料及设备

原料:二甲基亚砜工业废盐（成分如表1所示）、热空气、双氧水、臭氧。

表1　二甲基亚砜工业废盐成分%

设备:反应器（圆底烧瓶2 L）、恒温水浴锅、臭氧发生器、转子流量计、pH计、空气压缩机。

二甲基亚砜工业废盐氧化设备图见图1。

图1　二甲基亚砜工业废盐氧化设备图

1.2实验原理及检测方法

实验原理:亚硝酸钠在一定条件下易与氧化剂尤其是强氧化剂发生氧化反应生成硝酸盐，利用这一特性，通过采用添加氧化剂的方式对废盐中亚硝酸钠进行氧化转化脱除，分别研究了热空气、双氧水、臭氧3种氧化剂对废盐中亚硝酸钠氧化脱除的情况。所涉及的主要反应方程式如下:

检测方法:样品中亚硝酸根离子含量采用Dionex ICS-900离子色谱仪检测，具体方法见参考文献［3］，检测结果以亚硝酸钠质量分数表示。

1.3实验结果及讨论

1.3.1热空气对废盐中亚硝酸钠氧化脱除实验

空气中含有大量的氧气，在一定条件下具有较好的氧化效果，而且空气是一种廉价的生产原料，可以降低废盐处理成本。本实验采用热空气作为氧化剂，通过控制溶液pH、热空气温度、氧化时间等条件，研究采用热空气作为氧化剂时废盐中亚硝酸钠氧化脱除效果。实验结果表明，用热空气作氧化剂时，控制氧化反应条件为t=6 h、T=60℃、pH=3，废盐中亚硝酸钠质量分数可由2.48%降至0.6%，废盐中亚硝酸钠脱除率为75.81%。与国家规定的亚硝酸钠排放标准含量［w（亚硝酸钠）≤0.015%］有较大的差距，因此此法不可行。实验结果见表2。

表2　热空气氧化实验结果

1.3.2双氧水对废盐中亚硝酸钠氧化脱除实验

双氧水具有很强的氧化性，在工业上大多被用作强氧化剂，且发生氧化反应后的生成产物为水和氧气，不污染反应原料，不引入新的杂质，是一种较为理想的氧化剂。本实验采用双氧水作氧化剂，研究不同氧化条件下对废盐中亚硝酸钠的脱除效果。实验结果表明，双氧水对废盐中亚硝酸钠的氧化脱除具有很好的效果，控制氧化反应条件为T=45℃、双氧水用量为废盐质量的17%、pH=5、t=30 min、搅拌转速为200 r/min时，可将废盐中亚硝酸钠的质量分数由2.48%降为0.000 43%，远远低于国家排放标准要求的0.015%，亚硝酸钠的脱除率为99.98%。但是双氧水用量较多，约为废盐质量的17%，即每处理1 t废盐需消耗双氧水0.17 t，导致处理成本较高。实验结果见表3。

表3　双氧水氧化实验结果

1.3.3臭氧对废盐中亚硝酸钠氧化脱除实验

利用臭氧发生器作为臭氧源，同时鼓入一定量空气稀释臭氧浓度，研究不同反应条件下对DMSO工业废盐中亚硝酸钠的氧化脱除情况。实验结果表明，采用臭氧作为氧化剂处理DMSO工业废盐中的亚硝酸钠具有非常好的脱除效果，控制氧化反应条件为t=0.5 h、T=25℃、pH=4.5、臭氧质量浓度为0.008 g/L、通气量为600 L、废盐处理量为1 kg，可将废盐中亚硝酸钠质量分数由2.48%降至0.000 14%，远远低于国家规定的排放标准要求中的0.015%，废盐中亚硝酸钠脱除率约为100%。与双氧水相比，臭氧具有更好的氧化效果，同样不会引入新的杂质，且其成本消耗较低，但是需要较高昂的设备投入。实验结果见表4。

表4　臭氧氧化实验结果

1.3.4经济性比较

采用热空气作为氧化剂时，虽然处理成本低，但是无法达到国家规定的排放要求；采用双氧水作为氧化剂时，在一定条件下可将废盐中亚硝酸钠的质量分数由2.48%降为0.000 43%，亚硝酸钠的脱除率为99.98%，但是双氧水用量较多，约为废盐质量的17%，即每处理1 t废盐需消耗双氧水0.17 t，按目前双氧水售价1 100元/t计算，即每吨废渣的处理成本需200元左右，处理成本较高；采用臭氧作为氧化剂时（由臭氧发生器提供臭氧源），氧化效果非常好，脱除率近100%，可完美地氧化转化废渣中的亚硝酸钠，且其处理成本较低，处理每吨废渣仅需耗电20～30 kW·h，按工业用电价格0.8元/（kW·h）计算，能耗成本为16～24元/t，但是其装备一次性投入较高，大型臭氧发生器（5 kg/h）市场售价约为50万左右，此设备每小时可处理1 t废渣，按设备6年折旧计算折合处理成本，总计约60元/t处理成本。综合考虑，采用臭氧氧化转化废盐中的亚硝酸钠是一种低成本的处理方式。

2　结论

1）采用热空气作为氧化剂时，可将二甲基亚砜工业废盐中亚硝酸钠质量分数由2.48%降至0.6%，亚硝酸钠脱除率为75.81%，此法虽然处理成本低，但是无法达到国家排放标准要求。2）采用双氧水作为氧化剂时，可将废盐中亚硝酸钠的质量分数降至0.000 43%，亚硝酸钠的脱除率为99.98%，但是双氧水消耗量为废盐质量的17%，导致处理成本较高，约为200元/t。3）采用臭氧作为氧化剂（臭氧由臭氧发生器提供）时，可将废盐中亚硝酸钠质量分数降至0.000 14%，亚硝酸钠的脱除率为100%，处理成本约为60元/t。综合比较，采用臭氧作为氧化剂氧化脱除二甲基亚砜工业废盐中的亚硝酸钠，是一种处理成本低、亚硝酸钠脱除率高的方法。

［1］程斌，鞠耀明，王凯南，等.氧化法处理亚硝酸盐废水资源化回收硝酸盐［J］.广东化工，2010，37（6）:177-178.

［2］周超，高乃云，楚文海，等.水体中亚硝酸盐生物毒性和去除的研究进展［J］.给水排水，2011，37（5）:104-107.

［3］国家环境保护总局.水和废水监测分析方法［M］.4版.北京:中国环境科学出版社，2004:268-271.

联系方式：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

郭举（1983—），男，硕士，化工工程师，主要从事磷化工行业环保、技术开发及资源循环利用等，已发表论文5篇，申请国家专利29件，获授权7件。