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摘 要

氯碱工业是中国的基础原材料工业，盐水精制是离子膜电解工艺稳定运行的前提。两性杂质硅会造成离子膜电解槽效率下降，缩短离子膜的使用寿命。混凝、膜分离和离子交换是目前常用的除硅方法，但硅在盐水中的存在形式限制了这些除硅技术的应用。本文以盐水精制为研究对象，分析硅在水及盐水的存在形式，运用化学沉淀去除盐水中的硅，选择合适的沉淀剂，优化化学沉淀去除盐水中硅的操作条件。主要研究结果包括以下几个方面：

对采卤水而言，采卤水的SiO₂去除率随MgO加入量的增大而增大；加入一定含量的MgO时，随着搅拌时间的延长，SiO₂的去除率增大。加入3.34g/L MgO，搅拌6h静置1h后，采卤水中的SiO₂去除率达96%。同时，加入的MgO会部分溶解，因此溶液中的Mg² 浓度会适当的升高，最后趋于平衡。

对原卤而言，和采卤水情况相似，原卤水的SiO₂去除率随MgO加入量的增大而增大；由于饱和盐水的盐溶效应，Mg(OH)₂沉淀在盐水中的溶度积常数小于在水中的溶度积常数，因此，加入3.34g/L MgO，搅拌2h静置1h后，原卤水中的SiO₂去除率已达91%。随着搅拌时间的继续延长，SiO₂去除率变化不大，原卤除硅实验选择搅拌2h静置1h。

运用化学沉淀除硅，采卤水和原卤水中的SiO₂去除率都能达到90%以上，盐水中的SiO₂含量低于0.4 mg/L，满足盐水精制进电解槽指标。

关键词：盐水精制；除硅；化学沉淀

ABSTRACT

Chlor-alkali industry is one of the key material industrier of China. Brine purification is the premise of ionic membrane electrolysis process. Hermaphroditic impurity silicon will cause the loss of efficiency of ionic membrane electrolyzer, then shorten the life of ionic membrane. Coagulation, membrane separation and ionic exchange are the common methods for moving silicon in recently study, while the form of silicon in salt water dure to different pH limited the technology of removaling silicon. In this study, based on brine purification, analysis the form of silicon in the water and salt water, choose suitable precipitant, then use chemical precipitation to remove silicon in salt water. finally, optimizing the operating conditions of chemical precipitation. The main work includes the following aspects:

For brine mining, the removal rate of SiO₂ increased with the adding of MgO. The removal rate of SiO₂ increased with the increased of mixing time. When adding 3.34 g/L MgO, after 6 hours of mixing, we waited for an hour for standing, the removal of SiO₂ was above 96%. Meanwhile, the concentration of Mg² in solution rasied with the dissoviation of Mg² , finnally kept stable

For the brine, similar to the brine mining situation. Due to the effect of salt bath in saturated brine, the solubility product constant of precipitate of Mg(OH) ₂ in salt water was less than it in pure water. therefore, adding 3.34 g/L MgO, after 2 h of mixing, standing for 1 h, the removal rate of SiO₂ in brine water reached by 91%. The removal rate changed little with the mixing time extende.

By using chemical precipitation to remove silicon, the removal rate of SiO₂ could reach by 90% in the original brine. The content of SiO₂ content was below 0.4 mg/L, satisfy the brine refining into the cell.

Keywords: Brine purification; silicon removal; chemical precipition

目录

第一章 文献综述 1

1.1 研究背景 1

1.2 盐水精制原理 2

2.1 除硅工艺 3

2.1.1 化学混凝脱硅 3

2.1.2 气浮脱除胶体硅 5

2.1.3 电凝聚脱硅 5

2.1.4 离子交换脱硅 5

2.1.5 超滤脱除胶体硅 6

2.1.6 反渗透脱硅 6

第二章 实验部分 8

2.1 引言 8

2.2 材料与方法 8

2.2.1 试剂和仪器 8

2.2.2 表征方法 9

2.2.3 聚合硅的测量方法 9

2.2.4 实验装置 10

2.2.5 实验方法 10

第三章 实验结果与讨论 12

3.1 采卤水除硅实验 12

3.1.1 不同氧化物对采卤水中硅的去除效果影响 12

3.1.2 不同类型MgO对硅的去除效果的影响 12

3.1.3 不同MgO浓度对采卤水中硅的去除效果的影响 13

3.1.4 不同搅拌时间对采卤水中硅的去除效果的影响 15

3.2 原卤水除硅实验 16

3.2.1 不同氧化物对原卤水中硅的去除效果的影响 16

3.2.2 不同类型MgO对硅的去除效果的影响 17

3.2.3 不同MgO浓度对原卤水中硅的去除效果影响 18

3.2.4 不同搅拌时间对原卤水中硅的去除效果影响 20

第四章 结论与展望 22

4.1 结论 22

4.2 展望 22

参考文献 23

致 谢 25

第一章 文献综述

1.1 研究背景

氯碱工业是基础化学工业，对于国民经济的发展有着重要的意义。氯碱工业实质是通过电解食盐水溶液的方法生产烧碱、氯气和少量氢气的工业生产过程^[1]。其产品氯气主要应用于各种含氯化工产品的制造，成为合成塑料、纤维、橡胶、农药、染料等工业的基本原料;氯还广范用于纺织工业、造纸工业、医药卫生等。烧碱广泛用于造纸、纺织、肥皂、炼铝、石油、合成纤维、橡胶等工业部门，是重要的无机化工原料。目前全球超过95%的氯气和99.5%的氢氧化钠的通过电解槽工艺生产的^[2]。电解槽工艺可分为水银电解槽法^[3]，隔膜电解槽法^[3]和离子交换膜电解槽法^[3]。每种工艺所用的电解槽结构及其将阳极和阴极产物的分离方法均不相同。三种氯碱电解生产工艺的主要性能见表1-1^[3]。

表1-1 电解工艺主要性能

水银法是1892年在欧洲实现工业化生产的。水银法是生产的碱液浓度高，氯气纯度高。但是因其能耗高，对环境污染严重而逐渐被新工艺取代。

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