响应曲面法优化卤水中硫酸根离子去除工艺

李志伟，付振海，张志宏，史勇春，李生廷

(1.中国科学院青海盐湖研究所 中国科学院盐湖资源综合高效利用重点实验室，青海 西宁 810008；2.青海省盐湖资源化学重点实验室，青海 西宁 810008；3.山东天力能源股份有限公司，山东 济南 250000；4.青海盐湖工业股份有限公司，青海 格尔木 816000)

1 实验部分

1.1 材料与仪器

HJ-6A多头加热磁力搅拌器；SHB-IV循环水式多用真空泵；ICPA 6500 DUO ICP-OES 等离子发射光谱仪；LDUPW-10实验室纯水机系列。

1.2 实验方法

(1)

(2)

(3)

2 结果与讨论

2.1 不同浓度氯化镁溶液中硫酸钙和硫酸钡的溶解度

图1为CaSO4和BaSO4在不同浓度MgCl2溶液中的溶解度。

由图1可知，随着MgCl2浓度的升高，CaSO4的溶解度先增大后减小，而BaSO4的溶解度一直增大[24]。

图1 不同浓度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 钙法除硫酸根实验结果

2.2.1 钙法单因素实验

图3 搅拌时间对硫酸根离子去除率的影响Fig.3 Effect of stirring time on sulfate ion removal rate

图4 反应温度对硫酸根离子去除率的影响Fig.4 Effect of reaction temperature on sulfate ion removal rate

表1 钙法响应曲面实验结果Table 1 Experimental results of calcium method response surface

表2 钙法响应曲面方程方差分析结果Table 2 Results of variance analysis of calcium method response surface equation

根据回归方程绘出响应曲面图见图5。

图5 钙法各影响因素响应曲面图Fig.5 Response surface diagram of influencing factors of calcium method

2.3 钡法除硫酸根实验结果

图比例对硫酸根离子去除率的影响 sulfate ion removal rate

图7 搅拌时间对硫酸根离子去除率的影响Fig.7 Effect of stirring time on sulfate ion removal rate

图8 反应温度对硫酸根离子去除率的影响Fig.8 Effect of reaction temperature on sulfate ion removal rate

表3 钡法响应曲面实验结果Table 3 Experimental results of barium method response surface

表4 钡法响应曲面方程方差分析结果Table 4 Results of variance analysis of barium method response surface equation

根据回归方程绘出响应曲面图，结果见图9。

图9 钡法各影响因素响应曲面图Fig.9 Response surface diagram of influencing factors of barium method

3 结论

(1)CaSO4和BaSO4溶解度实验结果表明，随着MgCl2浓度的升高，CaSO4的溶解度先增大后减小，而BaSO4的溶解度一直增大。