響應曲面法優化鹵水中硫酸根離子去除工藝

李志偉，付振海，張志宏，史勇春，李生廷

(1.中國科學院青海鹽湖研究所 中國科學院鹽湖資源綜合高效利用重點實驗室，青海 西寧 810008；2.青海省鹽湖資源化學重點實驗室，青海 西寧 810008；3.山東天力能源股份有限公司，山東 濟南 250000；4.青海鹽湖工業股份有限公司，青海 格爾木 816000)

1 實驗部分

1.1 材料與儀器

HJ-6A多頭加熱磁力攪拌器；SHB-IV循環水式多用真空泵；ICPA 6500 DUO ICP-OES 等離子發射光譜儀；LDUPW-10實驗室純水機系列。

1.2 實驗方法

(1)

(2)

(3)

2 結果與討論

2.1 不同濃度氯化鎂溶液中硫酸鈣和硫酸鋇的溶解度

圖1為CaSO4和BaSO4在不同濃度MgCl2溶液中的溶解度。

由圖1可知，隨著MgCl2濃度的升高，CaSO4的溶解度先增大后減小，而BaSO4的溶解度一直增大[24]。

圖1 不同濃度MgCl2溶液中CaSO4和BaSO4的溶解度Fig.1 Solubility of CaSO4 and BaSO4 in MgCl2 solutions with different concentrations

2.2 鈣法除硫酸根實驗結果

2.2.1 鈣法單因素實驗

圖3 攪拌時間對硫酸根離子去除率的影響Fig.3 Effect of stirring time on sulfate ion removal rate

圖4 反應溫度對硫酸根離子去除率的影響Fig.4 Effect of reaction temperature on sulfate ion removal rate

表1 鈣法響應曲面實驗結果Table 1 Experimental results of calcium method response surface

表2 鈣法響應曲面方程方差分析結果Table 2 Results of variance analysis of calcium method response surface equation

根據回歸方程繪出響應曲面圖見圖5。

圖5 鈣法各影響因素響應曲面圖Fig.5 Response surface diagram of influencing factors of calcium method

2.3 鋇法除硫酸根實驗結果

圖比例對硫酸根離子去除率的影響 sulfate ion removal rate

圖7 攪拌時間對硫酸根離子去除率的影響Fig.7 Effect of stirring time on sulfate ion removal rate

圖8 反應溫度對硫酸根離子去除率的影響Fig.8 Effect of reaction temperature on sulfate ion removal rate

表3 鋇法響應曲面實驗結果Table 3 Experimental results of barium method response surface

表4 鋇法響應曲面方程方差分析結果Table 4 Results of variance analysis of barium method response surface equation

根據回歸方程繪出響應曲面圖，結果見圖9。

圖9 鋇法各影響因素響應曲面圖Fig.9 Response surface diagram of influencing factors of barium method

3 結論

(1)CaSO4和BaSO4溶解度實驗結果表明，隨著MgCl2濃度的升高，CaSO4的溶解度先增大后減小，而BaSO4的溶解度一直增大。