公布日：2023.04.18
申請(qǐng)日：2022.12.31
分類號(hào)：C01F7/34(2006.01)I;C02F9/00(2023.01)I;C01F7/441(2022.01)I;C01F7/30(2022.01)I;C01F7/02(2022.01)I;C01B17/74(2006.01)I;C01D1/04(2006.01)I;C01D5/00(2006.
01)I;C02F1/44(2023.01)N;C02F1/38(2023.01)N;C02F1/66(2023.01)N;C02F1/58(2023.01)N;C02F1/469(2023.01)N;C02F101/10(2006.01)N;C02F103/16(2006.01)N
摘要
本發(fā)明提供了一種酸性廢水的資源化利用新工藝，包括如下步驟：向酸性廢水中加入氫氧化鈉，在反應(yīng)槽中進(jìn)行充分反應(yīng)后，得到泥水混合物；將泥水混合物泵入離心機(jī)系統(tǒng)，分別得到氫氧化鋁固體和硫酸鈉溶液；將硫酸鈉溶液泵入陶瓷膜系統(tǒng)，去除其中的氫氧化鋁沉淀，分別得到陶瓷膜產(chǎn)水和陶瓷膜濃水；其中，陶瓷膜濃水返回離心機(jī)系統(tǒng)；將陶瓷膜系統(tǒng)產(chǎn)水泵入納濾膜系統(tǒng)，分別得到納濾系統(tǒng)產(chǎn)水和納濾系統(tǒng)濃水；將步驟一得到的氫氧化鋁固體進(jìn)行高溫煅燒工藝，最終得到電子級(jí)氧化鋁產(chǎn)品；采用陶瓷膜技術(shù)對(duì)廢水進(jìn)行預(yù)處理，相比于其它技術(shù)，陶瓷膜具有耐酸、耐堿、耐有機(jī)溶劑和耐高溫等優(yōu)良性能，可以保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。
權(quán)利要求書
1.一種酸性廢水的資源化利用新工藝，其特征在于，包括如下步驟：步驟一、酸堿反應(yīng)系統(tǒng)，向酸性廢水中加入氫氧化鈉，在反應(yīng)槽中進(jìn)行充分反應(yīng)后，得到泥水混合物；將上述泥水混合物泵入離心機(jī)系統(tǒng)，分別得到氫氧化鋁固體和硫酸鈉溶液；步驟二、將硫酸鈉溶液泵入陶瓷膜系統(tǒng)，去除其中的氫氧化鋁沉淀，分別得到陶瓷膜產(chǎn)水和陶瓷膜濃水；其中，陶瓷膜濃水返回離心機(jī)系統(tǒng)；步驟三、將陶瓷膜系統(tǒng)產(chǎn)水泵入納濾膜系統(tǒng)，分別得到納濾系統(tǒng)產(chǎn)水和納濾系統(tǒng)濃水；其中，納濾系統(tǒng)產(chǎn)水返回原液槽進(jìn)行硫酸配制；步驟四、將納濾系統(tǒng)濃水泵入電滲析膜系統(tǒng)，分別得到電滲析系統(tǒng)濃水和淡水；其中淡水返回納濾膜系統(tǒng)繼續(xù)濃縮；步驟五、將電滲析系統(tǒng)濃水泵入雙極膜電滲析系統(tǒng)，分別得到硫酸、氫氧化鈉和淡鹽水；其中，淡鹽水返回電滲析系統(tǒng)繼續(xù)濃縮；硫酸返回至原液槽使用；氫氧化鈉返回至第一步與酸性廢水進(jìn)行反應(yīng)；步驟六、將步驟一得到的氫氧化鋁固體進(jìn)行高溫煅燒工藝，最終得到電子級(jí)氧化鋁產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種酸性廢水的資源化利用新工藝，其特征在于：所述的酸性廢水是由鋁制品表面拋光過程中產(chǎn)生的一股廢液，主要成分為硫酸和硫酸鋁；其中硫酸的濃度在1％～3％；鋁離子的濃度在10～15g/L。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種酸性廢水的資源化利用新工藝，其特征在于：所述步驟一中的酸堿反應(yīng)系統(tǒng)是由供料泵、反應(yīng)槽、攪拌機(jī)組成，通過供料泵將酸性廢水泵入反應(yīng)槽內(nèi)，通過管道將液堿輸送至反應(yīng)槽與酸性廢水混合，并通過攪拌機(jī)使二者充分反應(yīng)；最終得到氫氧化鋁固體和硫酸鈉溶液。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種酸性廢水的資源化利用新工藝，其特征在于：所述步驟一中的酸堿反應(yīng)系統(tǒng)是由供料泵、反應(yīng)槽、攪拌機(jī)組成，通過供料泵將酸性廢水泵入反應(yīng)槽內(nèi)，通過管道將液堿輸送至反應(yīng)槽與酸性廢水混合，并通過攪拌機(jī)使二者充分反應(yīng)；最終得到氫氧化鋁固體和硫酸鈉溶液。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種酸性廢水的資源化利用新工藝，其特征在于：所述的陶瓷膜系統(tǒng)是由進(jìn)水罐、產(chǎn)水罐、供料泵、循環(huán)泵和陶瓷膜組件組成，通過陶瓷膜系統(tǒng)，去除離心機(jī)系統(tǒng)產(chǎn)水中的氫氧化鋁懸浮物，作為納濾系統(tǒng)的預(yù)處理，保證納濾系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行；同時(shí)含有氫氧化鋁的陶瓷膜濃水再返回離心機(jī)系統(tǒng)，得到氫氧化鋁固體。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種酸性廢水的資源化利用新工藝，其特征在于：所述的納濾膜系統(tǒng)是由進(jìn)水罐、產(chǎn)水罐、供料泵、高壓泵和納濾膜堆組成，通過納濾膜系統(tǒng)，分別得到納濾系統(tǒng)濃水和產(chǎn)水；納濾濃水進(jìn)入納濾濃水罐；納濾產(chǎn)水進(jìn)入產(chǎn)水罐。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種酸性廢水的資源化利用新工藝，其特征在于：所述的電滲析系統(tǒng)是由脫鹽液罐、濃縮液罐、極液罐、供料泵、循環(huán)泵、直流電源和電滲析膜堆組成。通過電滲析系統(tǒng)，分別得到電滲析系統(tǒng)濃水和淡水；電滲析系統(tǒng)濃水進(jìn)入雙極膜電滲析系統(tǒng)；電滲析系統(tǒng)淡水返回至納濾膜系統(tǒng)，繼續(xù)濃縮。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種酸性廢水的資源化利用新工藝，其特征在于：所述的雙極膜電滲析系統(tǒng)是由鹽液罐、酸液罐、堿液罐、供料泵、循環(huán)泵、直流電源和雙極膜電滲析膜堆組成，通過雙極膜電滲析系統(tǒng)，分別得到硫酸、氫氧化鈉和淡鹽水；硫酸返回原液槽使用，氫氧化鈉返回反應(yīng)槽使用，淡鹽水返回至電滲析系統(tǒng)，繼續(xù)濃縮。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種酸性廢水的資源化利用新工藝，其特征在于：所述的氫氧化鋁固體是經(jīng)過純水洗滌，去除其中的硫酸鈉雜質(zhì)；再經(jīng)過高溫煅燒工藝，溫度1200℃，時(shí)間3h，最終得到氧化鋁。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種酸性廢水的資源化利用新工藝，旨在解決上述背景技術(shù)提出的問題。
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種酸性廢水的資源化利用新工藝，包括如下步驟：
步驟一、酸堿反應(yīng)系統(tǒng)，向酸性廢水中加入氫氧化鈉，在反應(yīng)槽中進(jìn)行充分反應(yīng)后，得到泥水混合物；將上述泥水混合物泵入離心機(jī)系統(tǒng)，分別得到氫氧化鋁固體和硫酸鈉溶液；
步驟二、將硫酸鈉溶液泵入陶瓷膜系統(tǒng)，去除其中的氫氧化鋁沉淀，分別得到陶瓷膜產(chǎn)水和陶瓷膜濃水；其中，陶瓷膜濃水返回離心機(jī)系統(tǒng)；
步驟三、將陶瓷膜系統(tǒng)產(chǎn)水泵入納濾膜系統(tǒng)，分別得到納濾系統(tǒng)產(chǎn)水和納濾系統(tǒng)濃水；其中，納濾系統(tǒng)產(chǎn)水返回原液槽進(jìn)行硫酸配制；
步驟四、將納濾系統(tǒng)濃水泵入電滲析膜系統(tǒng)，分別得到電滲析系統(tǒng)濃水和淡水；其中淡水返回納濾膜系統(tǒng)繼續(xù)濃縮；
步驟五、將電滲析系統(tǒng)濃水泵入雙極膜電滲析系統(tǒng)，分別得到硫酸、氫氧化鈉和淡鹽水；其中，淡鹽水返回電滲析系統(tǒng)繼續(xù)濃縮；硫酸返回至原液槽使用；氫氧化鈉返回至第一步與酸性廢水進(jìn)行反應(yīng)；
步驟六、將步驟一得到的氫氧化鋁固體進(jìn)行高溫煅燒工藝，最終得到電子級(jí)氧化鋁產(chǎn)品。
優(yōu)選的，所述的酸性廢水是由鋁制品表面拋光過程中產(chǎn)生的一股廢液，主要成分為硫酸和硫酸鋁；其中硫酸的濃度在1％～3％；鋁離子的濃度在10～15g/L。
優(yōu)選的，所述步驟一中的酸堿反應(yīng)系統(tǒng)是由供料泵、反應(yīng)槽、攪拌機(jī)組成，通過供料泵將酸性廢水泵入反應(yīng)槽內(nèi)，通過管道將液堿輸送至反應(yīng)槽與酸性廢水混合，并通過攪拌機(jī)使二者充分反應(yīng)；最終得到氫氧化鋁固體和硫酸鈉溶液。
優(yōu)選的，所述步驟一中的酸堿反應(yīng)系統(tǒng)是由供料泵、反應(yīng)槽、攪拌機(jī)組成，通過供料泵將酸性廢水泵入反應(yīng)槽內(nèi)，通過管道將液堿輸送至反應(yīng)槽與酸性廢水混合，并通過攪拌機(jī)使二者充分反應(yīng)；最終得到氫氧化鋁固體和硫酸鈉溶液。
優(yōu)選的，所述的陶瓷膜系統(tǒng)是由進(jìn)水罐、產(chǎn)水罐、供料泵、循環(huán)泵和陶瓷膜組件組成，通過陶瓷膜系統(tǒng)，去除離心機(jī)系統(tǒng)產(chǎn)水中的氫氧化鋁懸浮物，作為納濾系統(tǒng)的預(yù)處理，保證納濾系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行；同時(shí)含有氫氧化鋁的陶瓷膜濃水再返回離心機(jī)系統(tǒng)，得到氫氧化鋁固體。
優(yōu)選的，所述的納濾膜系統(tǒng)是由進(jìn)水罐、產(chǎn)水罐、供料泵、高壓泵和納濾膜堆組成，通過納濾膜系統(tǒng)，分別得到納濾系統(tǒng)濃水和產(chǎn)水；納濾濃水進(jìn)入納濾濃水罐；納濾產(chǎn)水進(jìn)入產(chǎn)水罐。
優(yōu)選的，所述的電滲析系統(tǒng)是由脫鹽液罐、濃縮液罐、極液罐、供料泵、循環(huán)泵、直流電源和電滲析膜堆組成。通過電滲析系統(tǒng)，分別得到電滲析系統(tǒng)濃水和淡水；電滲析系統(tǒng)濃水進(jìn)入雙極膜電滲析系統(tǒng)；電滲析系統(tǒng)淡水返回至納濾膜系統(tǒng)，繼續(xù)濃縮。
優(yōu)選的，所述的雙極膜電滲析系統(tǒng)是由鹽液罐、酸液罐、堿液罐、供料泵、循環(huán)泵、直流電源和雙極膜電滲析膜堆組成，通過雙極膜電滲析系統(tǒng)，分別得到硫酸、氫氧化鈉和淡鹽水；硫酸返回原液槽使用，氫氧化鈉返回反應(yīng)槽使用，淡鹽水返回至電滲析系統(tǒng)，繼續(xù)濃縮。
優(yōu)選的，所述的氫氧化鋁固體是經(jīng)過純水洗滌，去除其中的硫酸鈉雜質(zhì)；再經(jīng)過高溫煅燒工藝，溫度1200℃，時(shí)間3h，最終得到氧化鋁。
由于采用上述方案，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明提供的一種酸性廢水的資源化利用新工藝，經(jīng)過本工藝處理后，可以得到純度為99.9％的電子級(jí)氧化鋁產(chǎn)品；同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)硫酸、氫氧化鈉和水資源的循環(huán)利用，沒有新的廢水產(chǎn)生；在創(chuàng)造一定經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，大大減輕了環(huán)境污染。
采用陶瓷膜技術(shù)對(duì)廢水進(jìn)行預(yù)處理，相比于其它技術(shù)，陶瓷膜具有耐酸、耐堿、耐有機(jī)溶劑和耐高溫等優(yōu)良性能，可以保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行；同時(shí)，陶瓷膜孔徑為納米級(jí)，過濾精度高，可以去除廢液中的懸浮物雜質(zhì)，陶瓷膜系統(tǒng)產(chǎn)水濁度＜1NTU，滿足后段納濾系統(tǒng)進(jìn)水要求，可以保證納濾系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行；
采用納濾技術(shù)對(duì)硫酸鈉進(jìn)行濃縮，由于納濾膜帶負(fù)電，對(duì)二價(jià)陰離子截留率高(≥99％)，因此采用納濾技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)廢水中99％以上的硫酸鈉被去除；另外，相比于其它濃縮技術(shù)(如反滲透)，納濾膜結(jié)構(gòu)疏松，過濾壓力更低，因此能耗更低；且納濾膜產(chǎn)水中硫酸鈉的濃度小于20mg/L，水質(zhì)較優(yōu)，可以直接回用于前端工藝。
采用電滲析技術(shù)對(duì)硫酸鈉進(jìn)一步濃縮，可以將濃水中的鹽含量控制在120-150g/L之間。相比于其它鹽濃縮技術(shù)，如高壓反滲透或DTRO等，最高只能將鹽濃度濃縮至100g/L。高濃度可以提高后續(xù)雙極膜電滲析系統(tǒng)制備硫酸和氫氧化鈉的效率，效率提高約30％，大大節(jié)省了系統(tǒng)投資和運(yùn)行成本。
本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了所有資源的循環(huán)利用，沒有廢水、廢氣、廢渣的外排，是一種綠色環(huán)保技術(shù)。
（發(fā)明人：葉圣武;梁永;劉紅霞;潘鑫濤;張烜華;蔡玉春）
