第四章　中和

第一節　中和除雜原理

一、中和除雜原理

1.中和原理

中和是酸與堿相互作用生成鹽和水的過程。強酸與強堿中和實際上是酸分子中的氫離子與堿分子中的氫氧根離子相互結合生成難于電離的水分子的反應：

亞硫酸鈉生產中的中和是指吸收液與稀堿液（生產七水亞硫酸鈉時用濃堿液）反應生成亞硫酸鈉的過程。其反應如下：

2.除雜原理

在無水亞硫酸鈉生產中需要脫色除雜。有色冶煉煙氣中含有較多的重金屬雜質，為了控制產品中重金屬含量，可向溶液中加入少量硫化堿，反應生成金屬硫化物，因為重金屬硫化物在水中的溶解度較小，通過過濾除去沉淀物，起到去除重金屬離子的目的。主要反應如下：

二、過濾

過濾是分離懸浮液最普遍和最有效的單元操作之一。與沉降分離相比，過濾操作可使懸浮液的分離更迅速、更徹底。在某些場合下，過濾是沉降的后續操作。過濾也屬于機械分離操作，與蒸發、干燥等非機械操作相比，其能量消耗比較低。

（一）過濾操作的基本概念

過濾是以某種多孔物質為介質，在外力作用下，使懸浮液中的液體通過介質的孔道排出，而固體顆粒被截流在介質上，從而實現固、液分離的操作。過濾操作采用的多孔物質稱為過濾介質，所處理的懸浮液稱為濾漿或料漿，通過多孔通道的液體稱為濾液，被截流的固體物質稱為濾餅或濾渣。

實現過濾操作的外力可以是重力、壓強差或慣性離心力。在化工中應用最多的還是以壓強差為推動力的過濾。

（二）過濾方式

工業上的過濾操作分為兩大類，即餅層過濾和深床過濾。餅層過濾時，懸浮液置于過濾介質的一側，固體物質沉積在介質表面形成濾餅層。過濾介質中微細孔道的直徑可能大于懸浮液中部分顆粒。因此，過濾之初會有一些細小顆粒穿過介質而使濾液渾濁，但是顆粒會在孔道中迅速地發生“架橋”現象，使小于孔道直徑的細小顆粒也能被截攔，故當濾餅開始形成，濾液即變清，此后過濾才能有效地進行。可見，在餅層過濾中，真正發揮攔截顆粒作用的主要是濾餅層而不是過濾介質。餅層過濾適用于處理固體含量較高（固相體積分數約在1％以上）的懸浮液。

在深床過濾中，固體顆粒并不形成濾餅，而是沉積于較厚的粒狀過濾介質床層內部。懸浮液中的顆粒尺寸小于床層孔道直徑，當顆粒隨流體在床層內的曲折孔道中流過時，便附在過濾介質上。這種過濾適用于生產能力大而懸浮液中顆粒小、含量甚微（固相體積分數約在1％以下）的場合。自來水廠飲用水的凈化和從合成纖維紡絲液中除去極細固體物質等均采用這種過濾方法。

（三）過濾介質

過濾介質是濾餅的支撐物，它應具有足夠的機械強度和盡可能小的流動阻力，同時，還應具有相應的耐腐蝕性和耐熱性。

工業上常用的過濾介質主要有下面三類。

1.織物介質（又稱濾布）

織物介質包括由棉、毛、絲、麻等天然纖維及合成纖維制成的織物，以及由玻璃絲、金屬絲等制成的網。這類介質能截留顆粒的最小直徑為5μm～65μm。織物介質在工業上應用最為廣泛。

2.堆積介質

堆積介質由各種固體顆粒（細沙、木炭、石棉、硅藻土）或非編制纖維等堆積而成，多用于深床過濾中。

3.多孔固體介質

多孔固體介質具有很多微細孔道的固體材料，如多孔陶瓷、多孔塑料及多孔金屬制成的管或板，能截攔直徑為1μm～3μm的微細顆粒。