申请日2017.08.22
公开(公告)日2018.04.10
IPC分类号C02F9/10; C01C1/02; C02F101/16; C02F101/20; C02F1/04; C02F1/44
摘要
本实用新型公开了一种处理氢氧化镍生产废水的设备，所述废水为沉淀法制备氢氧化镍而产生的液体，该处理氢氧化镍生产废水的设备包括：第一过滤器，其过滤介质的孔径为2～20nm，所述第一过滤器的进液口与所述废水的输送管路导通;第二过滤器，其过滤介质的孔径为1～2nm，所述第一过滤器的第一滤液出口与所述第二过滤器的进液口导通，所述第二过滤器的第二浓液出口与蒸发装置的进料口导通;第三过滤器，其过滤介质的孔径为0.1～1nm，所述第二过滤器的第二滤液出口与所述第三过滤器的进液口导通，所述第三过滤器的第三浓液出口与氨氮回收装置的进料口导通，所述氨氮回收装置的难挥发液体出口与所述蒸发装置的进料口导通。
权利要求书
1.处理氢氧化镍生产废水的设备，所述废水为沉淀法制备氢氧化镍而产生的液体，其特征在于：所述设备包括：
第一过滤器(1)，其过滤介质的孔径为2～20nm，所述第一过滤器(1)的进液口与所述废水的输送管路导通;
第二过滤器(2)，其过滤介质的孔径为1～2nm，所述第一过滤器(1)的第一滤液出口与所述第二过滤器(2)的进液口导通，所述第二过滤器(2)的第二浓液出口与蒸发装置(4)的进料口导通;
第三过滤器(3)，其过滤介质的孔径为0.1～1nm，所述第二过滤器(2)的第二滤液出口与所述第三过滤器(3)的进液口导通，所述第三过滤器(3)的第三浓液出口与氨氮回收装置(5)的进料口导通，所述氨氮回收装置(5)的难挥发液体出口与所述蒸发装置(4)的进料口导通。
2.如权利要求1所述的处理氢氧化镍生产废水的设备，其特征在于：还包括预过滤器(6)，其过滤介质的孔径为20～50nm，所述预过滤器(6)的初级滤液出口与所述第一过滤器(1)的进液口导通。
3.如权利要求1所述的处理氢氧化镍生产废水的设备，其特征在于：所述第一过滤器(1)、第二过滤器(2)和第三过滤器(3)的过滤介质均为过滤膜。
4.如权利要求3所述的处理氢氧化镍生产废水 的设备，其特征在于：所述过滤膜的材质为金属间化合物、金属陶瓷或高分子材料。
5.如权利要求3所述的处理氢氧化镍生产废水的设备，其特征在于：所述第三过滤器(3)为碟管式反渗透膜系统;所述第一过滤器(1)的过滤介质为超滤膜;所述第二过滤器(2)的过滤介质为纳滤膜。
6.如权利要求5所述的处理氢氧化镍生产废水的设备，其特征在于：所述碟管式反渗透膜系统包括N个依次连接的碟管式反渗透膜组件，从第一个碟管式反渗透膜组件的浓液出口流出的液体为所述第三浓液，第2～N个碟管式反渗透膜组件的浓液出口与所述第一个碟管式反渗透膜组件的进液口导通，第m个碟管式反渗透膜组件的滤液出口与第m+1个碟管式反渗透膜组件的进液口导通，其中，N≥2，1≤m≤N-1。
7.如权利要求1所述的处理氢氧化镍生产废水的设备，其特征在于：所述氨氮回收装置(5)的氨水出口与沉淀法制备氢氧化镍的反应池导通。
8.如权利要求1所述的处理氢氧化镍生产废水的设备，其特征在于：还包括使所述第二浓液的pH≥9的调节器(7)。
9.如权利要求1所述的处理氢氧化镍生产废水的设备，其特征在于：所述氨氮回收装置(5)为分馏器、蒸馏器或精馏器。
说明书
处理氢氧化镍生产废水的设备
技术领域
本实用新型涉及氢氧化镍生产的技术领域，具体而言，涉及一种处理氢氧化镍生产废水的设备。
背景技术
氢氧化镍(分子式为Ni(OH)2)是碱性镍氢电池中使用十分广泛的正极活性物质，通常有α、β两种晶型，这两种晶型在电池的充放电过程中可以相互转化。Ni(OH)2的生产已有数十年的历史，在制备工艺方面，目前国内外制备Ni(OH)2主要以沉淀法为主。
沉淀法制备Ni(OH)2的机理很简单，在碱性溶液中，Ni2+与OH-结合生成Ni(OH)2沉淀，但是由于在制备过程中的各种工艺条件对产物的品质有极大的影响，因此采用一般化学沉淀法制备的Ni(OH)2易形成胶体沉淀，难以洗涤和脱水，也导致产物在形貌和结构上都不能满足高容量镍氢电池的需要。
目前大规模采用的沉淀法是在NH3·H2O存在的情况下，Ni2+优先与NH3结合形成镍铵配合物，在合适pH条件下再与OH-作用生成Ni(OH)2，反应为：
Ni2++NH3·H2O→[Ni(NH3)x]2++xH2O
[Ni(NH3)x]2++2OH-→Ni(OH)2+xNH3
该方法制备的Ni(OH)2有较高的电化学特性，但是反应条件苛刻，易产生废水、废料。废水的主要成分是镍盐和氨氮，还含有一些其他金属离子。目前处理这些废水的主要方法是加热蒸发，此法能耗高、产物回收价值低。
实用新型内容
本实用新型的主要目的在于提供处理氢氧化镍生产废水的设备，以解决现有技术中能耗高和产物回收价值低的问题。
为了实现上述目的，本实用新型提供了一种处理氢氧化镍生产废水的设备。所述废水为沉淀法制备氢氧化镍而产生的液体，该处理氢氧化镍生产废水的设备包括：
第一过滤器，其过滤介质的孔径为2～20nm，所述第一过滤器的进液口与所述废水的输送管路导通;
第二过滤器，其过滤介质的孔径为1～2nm，所述第一过滤器的第一滤液出口与所述第二过滤器的进液口导通，所述第二过滤器的第二浓液出口与蒸发装置的进料口导通;
第三过滤器，其过滤介质的孔径为0.1～1nm，所述第二过滤器的第二滤液出口与所述第三过滤器的进液口导通，所述第三过滤器的第三浓液出口与氨氮回收装置(5)的进料口导通，所述氨氮回收装置(5)的难挥发液体出口与所述蒸发装置的进料口导通。
该废水中含有大量的氨氮以及构成镍盐的多价离子(如Cu2+、Ca2+、Mg2+、Co2+、Fe2+、Mn2+等)，第一过滤器、第二过滤器和第三过滤器逐级对所述废水进行分离;首先，第一过滤器可以拦截粒径较大的颗粒杂质，延长后续过滤器的使用寿命;然后，第二过滤器拦截各种多价离子但是不能拦截氨氮，因此第二浓液中含有大量的多价离子，使得对第二浓液进行蒸发处理的能耗显著降低且所得固料便于处理;最后，第三过滤器可以拦截第二滤液中的氨氮，因此第三浓液中含有大量的氨氮，对第三浓缩液进行蒸馏或精馏操作的能耗显著较低，且所得氨水的品质很高，可以直接回用于沉淀法制备Ni(OH)2的反应池，综合利用率显著增高，成本显著降低;蒸发、蒸馏或精馏以及第三过滤器所得产水接近于纯水，可以返回到生产系统使用;蒸馏或精馏所得浓液中还含有少量的多价离子，可以采用蒸发装置进行进一步回收。可见，本实用新型结构简单，能耗低，处理速度快，可以有效回收废水中的氨氮，且所得氨氮的品质很高，废水被高效地利用，具有很高的经济效益。
进一步地，还包括预过滤器，其过滤介质的孔径为20～50nm，所述预过滤器的初级滤液出口与所述第一过滤器的进液口导通。由此，去除悬浮物，降低后续过滤的阻力。
进一步地，所述第一过滤器、第二过滤器和第三过滤器的过滤介质均为过滤膜。由此，膜分离设备的处理量大且能耗低，可以进一步降低成本。
进一步地，所述过滤膜的材质为金属间化合物、金属陶瓷或高分子材料。由此，耐腐蚀性能强，使用寿命长。
进一步地，所述第三过滤器为碟管式反渗透膜系统;所述第一过滤器的过滤介质为超滤膜;所述第二过滤器的过滤介质为纳滤膜。由此，易获取且使用寿命长。
进一步地，所述碟管式反渗透膜系统包括N个依次连接的碟管式反渗透膜组件，从第一个碟管式反渗透膜组件的浓液出口流出的液体为所述第三浓液，第2～N个碟管式反渗透膜组件的浓液出口与所述第一个碟管式反渗透膜组件的进液口导通，第m个碟管式反渗透膜组件的滤液出口与第m+1个碟管式反渗透膜组件的进液口导通，其中，N≥2，1≤m≤N-1。由此，提升对氨氮的拦截率和滤液的纯度。
进一步地，所述氨氮回收装置(5)的氨水出口与沉淀法制备氢氧化镍的反应池导通。由此，氨水的品质高，可以直接回用，提升生产效率。
进一步地，还包括使所述第二浓液的pH≥9的调节器。由此，通过提升pH，可以使氨氮中的氨离子少，主要是氨水分子，由此提升氨氮的分力量，从而提升第三过滤器对氨氮的拦截率，该调节器设置于反应池与第三过滤器之间均可。
进一步地，所述氨氮回收装置为分馏器、蒸馏器或精馏器。由此，易控制、回收率高且成本低。
可见，本实用新型结构简单，能耗低，处理速度快，可以逐级对所述废水进行分离，有效回收废水中的氨氮，且所得氨氮的品质很高，可以直接回用于沉淀法制备Ni(OH)2的反应池，蒸发、蒸馏或精馏以及第三过滤器所得产水接近于纯水，可以返回到生产系统使用。本实用新型的综合利用率显著增高，成本显著降低，废水被高效地利用，具有很高的经济效益。
