鈣鎂在線分析儀在氯堿二次鹽水工藝中的應用

在離子膜電解生產過程中，鹽水中的Ca²⁺、Mg²⁺和其他金屬離子對離子膜的破壞性很大，離子膜的使用壽命、經濟指標與二次鹽水的質量密切相關。為了保證離子膜的優良性能，必須使進槽鹽水中的Ca²⁺、Mg²⁺之類雜質離子的含量控制得很低，使其達到離子膜制堿工藝對鹽水質量的要求。精制鹽水中Ca²⁺、Mg²⁺的濃度測定是非常重要的環節，若精制鹽水中的Ca²⁺、Mg²⁺濃度過高而又未得到及時檢測，就可能會導致過多的雜質離子進入到鹽水電解工序，形成氫氧化鈣、等沉積物而堵塞離子膜。

二次鹽水精制為螯合樹脂吸附粗鹽水中多價雜質金屬離子的過程，其中主要為Ca²⁺、Mg²⁺，每24 h需要對吸附飽和的樹脂塔進行1次再生操作，重新恢復樹脂的吸附能力；再生過程需要投入NaOH、HCl及高純水等原材料。利用鈣鎂在線分析儀可以在確保鹽水質量的情況下，及時發現鹽水質量的變化，通過切塔或降低負荷減少鹽水流量，以避免不合格的鹽水進入電解槽而污染離子交換膜；同時，還可以根據在線監測值來延長樹脂塔運行時間，降低NaOH、HCl及高純水的消耗量。另外，如果樹脂塔運行時間延長就可以降低樹脂塔再生的頻次，可以降低污水處理壓力，減少酸性廢水和堿性廢水的排放量，優化水平衡，降低污水處理的費用，從而達到節約再生過程中消耗原材料的目的。

1 鈣鎂在線分析儀在線分析原理

鈣鎂在線分析儀是利用吸光光度法來進行監測的。吸光光度法進行定量測定的理論基礎是比耳定律。即1束單色光通過有吸收物質的溶液后，溶液的吸光度與溶液中吸光物質的濃度成正比；同一物質不同濃度的溶液，在一定波長處的吸光度會隨濃度的增加而增大（如圖1所示）。鈣鎂在線分析儀適用于氯堿行業飽和鹽水中鈣鎂離子含量分析，可根據不同檢測點選用不同量程，實時監測鹽水質量。

鈣鎂在線分析儀采用620 nm波長可見光分析鹽水中0~3 mg/L的Ca²⁺、Mg²⁺。分析儀采用質量分數為0.1%的Calver-B顯色劑，該顯色劑在pH值大于11的鹽水中顯示藍色，當與鹽水中游離的Ca²⁺、Mg²⁺進行絡合后，溶液顯示紅色。分析儀自動記錄吸光度M1值，在含有Ca-Calver-B絡合物的鹽水中繼續加入濃度為0.01 mol/L的乙二胺四乙酸二鈉（ETDA）掩蔽Ca²⁺、Mg²⁺后，再進行檢測，鹽水重新恢復藍色。此時，分析儀記錄吸光度M2，M1 減去M2的變化值即為鹽水中Ca²⁺、Mg²⁺的含量，并依據朗伯—比爾定律計算Ca²⁺、Mg²⁺在鹽水中的濃度。

反應式如下：

設計安裝位置如圖2所示。

鈣鎂在線分析儀采用特定波長LED冷光源，使用壽命超長、靈敏度高、檢測時間短、結果準確，精度可達10^-6級；主機采用中文觸摸屏，開放式操作平臺，所有操作鍵以圖標形式表示，并配有中文說明，操作簡單易懂；可自主設置采樣分析間隔周期0～999 min，典型分析時間為5～15 min；全自動運行，可實現自動取樣、自動檢測、自動清洗、自動排料、自動分析、自動報警等智能化功能；每一個測量結果通過一路或多路4～20 mA模擬信號輸出，用于連接上傳至DCS控制系統，方便操作人員及時觀測鹽水質量。

2 使用效果分析和監測

第1階段通過修改DCS控制程序中設定的切塔周期由24 h逐步延長至28 h。第2階段，根據測試時間，再生周期逐步由28 h逐步延長至32 h，采用ICP法對樹脂塔切塔前鹽水進行取樣分析；同時，采用鈣鎂分析儀，通過切換閥門的方式保持檢測前后塔中鹽水的質量。發現鹽水質量提高時，及時縮短鈣鎂分析儀在線檢測間隔時間，保持不間斷檢測。這是ICP分析檢測無法做到的，在正常運行時前塔鹽水有超標的情況下，充分利用鈣鎂分析儀的特點來保證了鹽水的質量。分析儀將鹽水分析數值引入 DCS 系統，設定報警設置。當鹽水中Ca²⁺、Mg²⁺的質量分數達到2×10-8時，系統開始報警，更加便于操作人員的監控。抽取2018年12月之中1周的化驗室與在線分析數據，對比情況見表1。

增加鈣鎂在線分析儀后，可時時在線監測精制鹽水中Ca²⁺、Mg²⁺的含量來判斷螯合樹脂的吸附能力，嚴格控制精制鹽水的質量，解決了ICP分析滯后的弊端，杜絕不合格的精制鹽水進入電解槽對離子膜造成的污染，從而延長了離子膜的使用壽命；同時，延長再生時間、降低再生頻率之后，螯合樹脂的消耗量以及配中和池的酸堿消耗量隨之減少；并且，酸性廢水和堿性廢水的排放量減少，為廢水處理工序減輕了壓力。