北京工业大学毕业设计（论文）
表3-7 先加入BaCl2再加入Na3PO4处理前后各离子浓度表（单位：g/L）
样品 原卤 处理后
2+Ca
Mg
2+
SO4
2-
Cl
_
3.73 1.80
0.542 0.357
1.361 0.279
191 189
表3-8 同时加入BaCl2和Na3PO4处理前后各离子浓度表（单位：g/L）
样品 原卤 处理后
2+Ca
Mg
2+
SO4
2-
Cl
_
3.73 1.77
0.542 0.323
1.36 0
191 190
考虑到硫酸根与钡离子会生成硫酸钡盐，所以采用BaCl2和Na3PO4分开加入和同时加入来试验是否结果会有不同。但根据实验结果，可以看出分开投料的效果和混合投料差别并不是很大，而且，分开投料会增加实验以及工业生产时的麻烦程度，造成额外的成本，所以之后的实验选择混合投料。
3.4.2 磷酸钠对卤水样品一中杂质离子去除的影响
磷酸钙和磷酸镁的溶解度远远小于碳酸钙、碳酸镁和氢氧化镁，所以选择磷酸钠作为除钙镁离子的试剂。但通过此次实验，结果却是相反，远不如碳酸钠和氢氧化钠的去除效果，甚至和硫酸钠效果差不多。分析其原因是磷酸是弱酸，磷酸根在水中水解了一部分，导致溶液中磷酸根减少，所以去除效果不好。要解决这个问题，可通过提高溶液pH值来减少磷酸根的水解，其效果也是明显的。
⑴ 在不同pH值下同时加入BaCl2-Na3PO4处理后镁离子浓度
0.4镁离子浓度 g/L0.30.20.106789pH值10111213
图1 镁离子浓度随溶液pH的变化
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由图1可知，当溶液pH值接近9时，镁离子浓度开始急剧下降，一直到12左右才趋于平缓。但本次实验中调节pH值为9这一步与之前不调节pH值结果相比，可看到镁离子去除效果差不多。由此可知，调节pH值为9是远远不够的。 ⑵ 在不同pH值下同时加入BaCl2和Na3PO4处理后钙离子浓度
2钙离子浓度 g/L1.510.506789pH值10111213
图2 钙离子浓度随溶液pH的变化
调节pH值为9，其去除效果和不调节pH值效果差不多。但当pH值大于9时，钙离子浓度呈明显下降，当pH值为13时，钙离子浓度几乎完全去除。由此也可以看出随着pH值的增大，磷酸根的水解也逐渐被抑制。但当调节pH值为11左右时，此时已经加入了大量的NaOH，钙离子余留量为1.1g/L。要想去除效果更好，就必须再加入NaOH。 ⑶ 在不同pH值下同时加入BaCl2和Na3PO4处理后硫酸根离子浓度
0.8硫酸根离子浓度 g/L0.60.40.206789pH值10111213
图3 硫酸根离子浓度随溶液pH的变化
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由图3可以看出，随着pH值的变大，硫酸根的浓度逐渐升高。这种情况有两种解释：⑴因为随着pH值的变大，溶液中磷酸根浓度逐渐升高，与钡离子反应生成磷酸钡盐，从而使得硫酸根浓度升高；⑵盐效应，也就是因为易容电解质的加入而使难溶电解质溶解度增大的效应。所以，用磷酸钠去除该镁离子，对硫酸根的去除是有反面影响的。 ⑷ 在不同pH值下同时加入BaCl2和Na3PO4处理后氯离子浓度
1951901851801751701651601551506789pH值10111213氯离子浓度 g/L
图4 氯离子浓度随溶液pH的变化
处理的卤水主要是用于生产氯化钠。但由上图可以看出，在pH值在11左右时，氯离浓度开始急剧下降。分析原因，是因为随着氢氧化钠的加入，溶液中钠离子浓度逐渐升高，使得钠离子与氯离子的浓度积大于氯化钠的溶度积，从而导致一部分氯化钠析出晶体。因此，pH值大于11是不可取的。
综上所述，用磷酸钠作为去除钙镁离子的沉淀剂，在制备精制盐这一工业工艺中是不可取的，有两点原因：调节pH值使得磷酸根能以游离态存在时，所用氢氧化钠太多，不经济；当pH值到11左右时，溶液中氯离子浓度急剧下降，对盐产量会有影响。
3.5 卤水样品一采用BaCl2-Na2CO3-NaOH-Na3PO4混合处理效果
样品1用BaCl2-Na2CO3-NaOH-Na3PO4混合处理实验结果如表3-9：
表3-9 样品1混合处理后各离子浓度表 （单位：g/L）
样品 原卤 处理后
2+Ca
Mg
2+
SO4
2-
pH 8.43 9.75
3.73 0.0864
0.542 0
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1.36 0
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通过磷酸钠实验可知，当溶液pH值足够大时，磷酸根不水解或者很少一部分水解，对钙镁离子的去除效果是非常好的。所以采用Na2CO3和NaOH混合处理，外加少量Na3PO4作深度处理。
通过实验结果可知，加入少量磷酸钠处理和不加磷酸钠处理效果相比，净化效果没有好多少：对钙离子的去除率为97%；对镁离子的去除率有很大的上升，几乎检测不出来。分析原因是：磷酸钠在溶液中还是水解了一部分，导致其作为深度处理剂的效果不好；磷酸根离子的水解使溶液pH值变大，有利于氢氧根对镁离子的沉淀，即净化效果。这样，带来的后果是在溶液中带入了少量新杂质：磷酸根。
3.6 卤水样品一采用BaCl2-Na2CO3（过量2.5％）-NaOH处理效果讨论
卤水样品一采用BaCl2-Na2CO3（过量2.5％）-NaOH处理实验结果见表3-10：
表3-10 样品1卤水处理后各离子浓度表 （单位：g/L）
样品 原卤 处理后 Ca2+ 3.73 0 2+Mg
2-SO4
pH 8.43 9.60 0.542 0 1.36 0 用Na2CO3和NaOH作为去除钙镁离子的沉淀剂时，采用Na2CO3过量2.5％，其去除效果与Na2CO3采用理论量相比，效果明显有所提高，残余的钙镁离子几乎检测不出来，而且也有助于去除溶液中多余的钡离子。同时，加入到卤水中的多余的碳酸根离子，在后续工艺中可以通过加入盐酸去除，不增加杂质离子。
采用同样的方法分别对样品2、样品3和样品4进行处理，结果见表3-11：
表3-11 样品2、3、4原卤及其处理后各离子浓度表（ 单位：g/L） 样品
样品2
原卤 处理后
样品3
原卤 处理后
样品4
原卤 处理后
Ca2+ 0.737 0.0173 1.73 0.0086 1.21 0
2+Mg
2-SO4
pH 7.25 9.44 7.30 9.92 6.76 10.6
0.110 0 0.200 0 0.0894 0
5.63 0.0099 2.47 0.0218 2.62 0
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由表11可以知道，采用BaCl2-Na2CO3（过量2.5％）-NaOH混合处理这一方案在其他几个卤水样品中，也有比较好的净化效果：三个卤水样品中，对钙、镁、硫酸根离子的去除率均在98%以上。这也证明无论是对于高CaCl2卤水还是低CaCl2卤水，BaCl2-Na2CO（过3量2.5％）-NaOH混合处理这一方案都是可行的。
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