热解法脱除工业废盐中总有机碳的工艺研究

doi:10.19964/j.issn.1006-4990.2024-0128

摘要/Abstract

摘要：

高效率、低成本地脱除废盐中的总有机碳（TOC），是实现废盐资源化途径中重要的预处理手段。以两种代表性工业废盐（简称高氯化钠、高硫酸钠）为对象开展高温热解工艺研究，结果表明：高氯化钠在350 ℃、堆积厚度为12.5 mm条件下热解60 min，TOC去除率为94%；高硫酸钠在450 ℃、堆积厚度为18.5 mm条件下热解40 min，TOC去除率为94.2%。热解前向高氯化钠中添加7.5 mL/kg双氧水，250 ℃热解时的TOC去除率和350 ℃不添加双氧水的去除率相当，向高硫酸钠中添加10 mL/kg双氧水后，350 ℃热解的TOC去除率和450 ℃不添加双氧水的去除率相当，即采用双氧水氧化协同热解后两种废盐的热解温度均降低了100 ℃，节能效果显著。开展了分步结晶实验并对回收的盐分进行检测，结果表明，在回收率为90%的条件下，回收的氯化钠、硫酸钠的TOC含量分别为22.7 mg/kg和26.5 mg/kg，氯化钠纯度为93.2%，满足国家工业盐标准中日晒工业盐二级标准，硫酸钠纯度为93.0%，满足国家工业无水硫酸钠标准中Ⅲ类合格品标准。

关键词: 废盐, 高氯化钠, 高硫酸钠, 热解, 总有机碳, 结晶

Abstract:

Highly efficient and low⁃cost removal of total organic carbon（TOC） from waste salt is an important pretreatment method in achieving salt resource utilization.This study focused on the high⁃temperature pyrolysis process of two representative industrial waste salts（sodium chloride and sodium sulfate）.The results showed that under the condition of 350 ℃ and a stacking thickness of 12.5 mm，sodium chloride underwent pyrolysis for 60 min，the TOC removal rate was 94%.Under the condition of 450 ℃ and a stacking thickness of 18.5 mm，the pyrolysis time of high sodium sulfate was 40 min，the TOC removal rate was 94.2%.Before pyrolysis，7.5 mL/kg hydrogen peroxide was added to high sodium chloride.The TOC removal rate during 250 ℃ pyrolysis was comparable to that at 350 ℃ without hydrogen peroxide.After adding 10 mL/kg hydrogen peroxide to high sodium sulfate，the TOC removal rate during 350 ℃ pyrolysis was comparable to that at 450 ℃ without hydrogen peroxide.The pyrolysis temperature of both waste salts was reduced by 100 ℃ after using advanced oxidation synergistic pyrolysis，and the energy⁃saving effect was significant.A stepwise crystallization experiment was conducted and the recovered salt was tested.The results showed that under the condition of a recovery rate of 90%，the TOC content of the recovered sodium chloride and sodium sulfate were 22.7 mg/kg and 26.5 mg/kg，respectively.The purity of sodium chloride was 93.2%，which met the secondary standard of sun industrial salt in the national industrial salt standard.Sodium sulfate had a purity of 93.0% and met the Class Ⅲ qualified products standard in the national industrial anhydrous sodium sulfate standard.

Key words: waste salt, sodium chloride, sodium sulfate, pyrolysis, total organic carbon, crystallization

中图分类号:

X705

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图/表 16

表1

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表2

表3

表4

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图5

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表6

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图7

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参考文献 24

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样品	w（Na）	w（Mg）	w（Al）	w（Si）	w（S）	w（Cl）	w（K）	w（Ca）
高氯化钠	36.0±0.1	0.03±0.01	0.14±0.02	0.19±0.01	0.5±0.1	49.20±0.30	0.20±0.05	0.20±0.01
高硫酸钠	30.8±0.2	0.02±0.01	0.16±0.05	0.21±0.04	22.8±0.2	0.31±0.06	0.20±0.04	0.19±0.01

保留时间/min	有机组分	峰面积占比/%	沸点/ ℃	匹配度/ %
5.02	乙酸异丙烯酯	3.81	98.0	91.30
25.42	乙酸	11.45	117.9	82.10
31.81	环己酮	26.67	155.0	92.30
36.36	4-甲氧基环己醇	17.76	102.4	94.65
39.83	3-甲基苯甲醇	4.12	215.0	52.83
45.2	4-甲氧基苯酚	2.87	243.0	75.41

保留时间/min	有机组分	峰面积占比/%	沸点/ ℃	匹配度/%
5.02	八甲基环四硅氧烷	2.36	175.0	91.45
25.42	N-丁基甲基硫醚	5.54	122.6	64.72
30.25	2，4-二叔丁基酚	9.01	265.5	61.68
40.94	4-（乙酰氧甲基）苯甲酸	27.55	327.4	72.40
41.05	3-甲基-5-硝基-1，2-苯二酚	13.23	364.9	62.30
43.63	5-溴吲哚-3-甲醛	4.76	395.6	48.40

方差来源	平方和	自由度	均方	F值	Prob>F	显著性
模型	72.75	9	8.08	1 593.83	<0.000 1	显著
A-温度	45.13	1	45.13	8 897.89	<0.000 1	显著
B-时间	3.00	1	3.00	591.80	<0.000 1	显著
C-堆积厚度	0.66	1	0.66	130.39	<0.000 1	显著
AB	0.49	1	0.49	96.62	<0.000 1	显著
AC	0.090	1	0.090	17.75	0.004 0	显著
BC	0.20	1	0.20	39.93	0.000 4	显著
A²	22.23	1	22.23	4 382.45	<0.000 1	显著
B²	0.31	1	0.31	61.65	0.000 1	显著
C²	0.063	1	0.063	12.46	0.009 6	显著
残差	0.035	7	5.07
失拟性	7.50	3	2.50	0.36	0.788 0	不显著
纯误差	0.028	4	7.00
总和	72.78	16

方差来源	平方和	自由度	均方	F值	Prob>F	显著性
模型	71.72	9	7.97	1 412.17	<0.000 1	显著
A-温度	44.65	1	44.65	7 912.88	<0.000 1	显著
B-时间	2.65	1	2.65	468.73	<0.000 1	显著
C-堆积厚度	0.66	1	0.66	117.18	<0.000 1	显著
AB	0.36	1	0.36	63.80	<0.000 1	显著
AC	0.063	1	0.063	11.08	0.012 6	显著
BC	0.16	1	0.16	28.35	0.001 1	显著
A²	22.13	1	22.13	3 921.53	<0.000 1	显著
B²	0.42	1	0.42	75.22	<0.000 1	显著
C²	0.036	1	0.036	6.38	0.039 4	显著
残差	0.039	7	5.64
失拟性	0.028	3	9.16	3.06	0.154 4	不显著
纯误差	0.012	4	3.00
总和	71.76	16

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