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果汁废水中焦亚硫酸钠的化学处理

发布时间:2018-09-11 点击次数:0

果汁废水 中焦亚硫酸钠 的化学处理
3.1 焦 亚硫酸 钠 的去 除原理
焦亚硫酸钠(Na。S2O )中的 S元素为+4价 ,处于中间价态 ,可以被氧化成为 S0;一,亦可 以被还原成
为单质 S或一2价的 S .由于果汁废水的酸度较大,会产生 H。S恶臭 ,因此不用还原法进行处理 ,而采用
氧化法来消除焦亚硫酸钠对生物法的运行障碍.常用的化学氧化剂有 H。02,MnO2,O3和空气 中的 02等.
在水处理中,前两种氧化剂均涉及所投放药量的问题 ,而后两种是 比较安全且几乎没有副作用 的氧化剂.
我们选择 o。和空气做对比进行去除防腐剂焦亚硫酸钠的实验室处理.
下面对氧化法机理做 以简单探讨.
NaS。O 是由 2分子亚硫酸氢钠 (NaHSo。)脱水而成 ,在水溶液 中,焦亚硫 酸根离子(S0l一)可水解
成亚硫 酸氢根离子(HSO~-):
—一H O
s2Oj一 2HSOa (1) n 2u
亚硫酸(H2SO。)是一个二元酸 ,在 25℃温度下 的 pKa.1—1.81,pK 一6.91;在水溶液 中亚硫酸根离
子 (SOi一)和 亚硫 酸氢 根离子 (HSO~-),呈 如下 平衡 :
So;一+H2O:~ 'HSO3+oH一 (2)
根据以上平衡 ,当溶液 的 pH不同时,这 3种抗氧剂(SO;一、HSO~-和 SOi一)存在的方式也不相 同.当
溶液的 pH>6.91时主要 以 SO;一的形式存在.当 1.81<pH<6.91时主要 以 HSOa的形式存在 ,HSO~-
和 SO;一均可 被氧 化_9].
其反应式及标准电极电势如下:
2HSO~-一SzO;一+2H +2e _E{一 -0.455V(25℃ )
Soi +2oH一一SOi一+H2O+2e E2—0.936V(25℃ )
H2SO3+H2O—SO:一+4H++ 2e E9一O.172V(25℃)
而氧化剂 O。和 O 的标准电极电势为
O3+2H++2e=O2+H2O E;=:=2.076V(25℃ )
O2+4H++4e=2H2O E2—1.229V(25℃ )
o2+2H2o+4e:4OH— E2—0.401V(25℃)
由以上数据可以看 出,臭氧的电极 电位最高 (2.076V),因此氧化能力最强 ,碱性介 质中空气 中氧的
氧化能力较弱(O.401V).但是果汁加工废水中由于存在大量 的有机酸,主要为苹果酸(约 占 70%)、柠檬
酸 (约 占 2O9/6)、琥珀酸(约 占 7 )等 ,致使废水的 pH值较小 ,因此氧化过程主要处于酸 陛氧化介质 中,氧
化 能力 较强 .
3.2 焦亚 硫酸 钠 的化学 处理 过程
对该废水进行了 1个月的可生化性 、厌氧、好氧等工艺小试表明 :果汁废水对微生物有明显抑制作用 ,
但该废水先经氧化处理后 ,对驯化活性污泥无 明显的抑制作用.废水先经吸附过滤、氧化后再经过 UASB
的处理 ,可去除 6O ~70 COD,处理系统 内形成颗粒污泥,BOD/COD增加到 0.40左右.厌氧出水经生
物接触氧化法 ,可去除 8O%COD.因此 ,确定工艺流程如图 l所示.
进水

出水
果汁废水酸 陛较强 ,有利于氧化反应 的进行 ,亦可大大提高焦亚硫酸钠的去除率.取原水样 ,并将原水
样经生活污水稀释后使得 CODc约为 1500mg/L,水样呈现浑浊的棕黄色 ,同时也略微提高了进水水质的

 2018/9/11 10:26:02
第 2期 孙好芬 ,等 :果 汁加工 废水 中焦亚硫酸钠的化学处理 79
BOD.废水在除去颗粒较大的物质后进入厌氧水解池(UASB反应器),然后进入曝气池进行好 氧处理 ,基
本可达标排放.
NaS2O 在果汁废水 中主要以 HSO~-形式存在 ,因此对于废水中 Na。SO 的测定 ,需转化为对 HSOy
的测定.为了避免废水中其他物质干扰 ,必须做空 白实验加以对照.由于 SOj一含量较高 ,故实验过程 中不
用分光光度 比色分析 ,而使用氧化还原滴定法——碘量法进行分析.
3.2.1 实验 用 品
试 剂 :升华 I2(A.R.),盐 酸 (A.R.),Na2S2O3·5HzO(A.R.),K2Cr2O7(A.R.),KI(A.R.).
器材 :50mI和 1mL移液管各 1个 ,250mL碘量瓶 3个 ,25mL棕色滴定管 1支,1000mL棕色容量
瓶 1个 ,100mL带胶头滴管试剂瓶 2个.
设备 :分析天平 1台(感量为 0.1mg),德 国赛多利斯 TE214S;手提式臭氧发生器 l台,青岛维斯特生
产 ;小型空气泵 1台,AP一1000.
3.2.2 实 验 步骤
1)试剂 的配 置 与标定 .
NaS2O。标准溶液 :0.09821mol/I,可先粗配 ,再用 K2Crzo 和 KI进行标定;
碘标准溶液:0.09690mol/L,可先粗配,再用上述 Na。S。O。标准溶液来标定 ;
稀盐酸 :浓盐酸与水的体积比为 2:1;
淀粉指示剂 :1 的淀粉水溶液 ;
Fe。+溶液 :19/6FeC13水溶液 ;
Mn。+溶液 :1 MnC12水 溶液 .
2)果汁加工废水 中亚硫酸氢根(HSO{)的测定.
准确量取水样 20.00mL,碘标液(I)10.00mL,置于 250mL的碘量瓶中,加入 40mL蒸馏水稀 释,
密塞 ,混合后静置 5rain.再加 1mL稀盐酸混匀 ,以 Na。S203标准溶液滴定至淡黄色时 ,加入约 1mL1
的淀粉指示剂,继续滴定至蓝色消失为止.
Na2S2O 的含量 :
(2X10.00XCrCNa2s2×a2s2()3)× 静×丢
V 一 l× 10一。
式中:CN。S2()5为 Na2$205的含量 ,g/L;c S2O3为滴定过程 中所用 Na2s203的含量 ,tool/L; U3为滴定
过程中所用 NazS2O3的体积 ,mL;CI为碘标液 的浓度 ,tool/L; 为样品体积 ,mL;MN~s2os为 Na2S205
摩尔质量 ,g/tool,取 190.11g/too1.
3)实验室 去 除 NaSzO 的化 学处 理方法 .
共采用4种不 同的处理方式 :连续单纯空气 曝气氧化处理 、单纯臭氧氧化处理 、空气联合Mn。+催化
氧化处理 以及 空气联 合 Fe。+和 MnOz
催化氧化处理 ,每隔 30rain取样 1次进
行测定 ,直至去除率达到 9O 以上.
4 结果与分 析
实验结果如图 2所示.
1)从单纯空气 氧化处理 的数据 中
发现 ,24h内 NazSO 的整个去除过程
比较缓慢,即使 在 24h后 ,去除率也仅
达 66 ,分析其 主要原 因可能是 :①空
气中氧的含量不够高 ;②空气氧的 电极
电位(<1.229V)较低,总之,氧化还原
处 理 时 间 /h
不 同处理条件下焦亚 硫酸钠 的去除率
+ 空 气 氧 化 ;一 臭 氧 氧 化 ;十 Mn。催 化 氧 化;—o— Fe“以及MnO:催 化 氧 化