申请日2018.12.27
公开(公告)日2019.03.29
IPC分类号C02F9/06; C01B21/46; C01F7/56; C01F7/62; C01F7/74; C02F103/16
摘要
本发明提供了一种铝箔硝酸化成工艺废水的处理方法，首先经过扩散渗析将废水中的铝和酸进行初步分离，得到的回收酸和残液;再将残液和水送入第一电渗析器，进行铝和酸的深度分离，得到回收酸和硝酸铝溶液，最后将硝酸铝溶液、盐酸或硫酸、水送入第二电渗析器，将硝酸铝进一步转化成硝酸和氯化铝或硫酸铝溶液。本发明提供的处理方法克服了传统方法中的不足，减少了酸的投入，降低了生产成本，同时合理的利用了资源，并且操作简单，可以较好的解决化成箔废水的处理，并具有良好的环境效益和经济效益。
权利要求书
1.一种铝箔硝酸化成工艺废水的处理方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)将铝箔硝酸化成工艺废水通入扩散渗析器的渗析室，同时将水通入扩散渗析器的扩散室，经扩散渗析后，从扩散室流出的为硝酸回收液，从渗析室流出的为含硝酸铝的残液;
(2)将步骤(1)中的残液通入包含淡化室、浓缩室和极液室的第一电渗析器的淡化室中，同时将水通入第一电渗析器的浓缩室，将电极液通入极液室，启动电渗析器工作，从浓缩室流出的为硝酸回收液，从淡化室流出的为含硝酸铝的淡化液;
(3)将步骤(2)中的淡化液通入包含料液A室、料液B室、产品A室、产品B室和极液室的第二电渗析器的料液A室，同时将氯化氢的水溶液或H2SO4的水溶液通入料液B室、将水通入产品A室和产品B室、将电极液通入极液室，启动电渗析器工作，从料液A室和料液B室流出的为水、从产品A室流出的为氯化铝溶液或硫酸铝溶液，从产品B室流出的为硝酸回收液。
2.如权利要求1所述的铝箔硝酸化成工艺废水的处理方法，其特征在于所述步骤(1)中铝箔硝酸化成工艺废水与水的流速比为1:1-1.5。
3.如权利要求2所述的所述的铝箔硝酸化成工艺废水的处理方法，其特征在于所述铝箔硝酸化成工艺废水的流速为5-30ml/min。
4.如权利要求1所述的铝箔硝酸化成工艺废水的处理方法，其特征在于所述步骤(2)中，残液和水的流速比为1:1，残液和水流量比为1：1-15;所述步骤(3)中，料液A室、料液B室、产品A室和产品B室的液体流速相同，产品A室和产品B室的水的体积流量均为料液A室的淡化液的体积流量1-15倍，料液A室和料液B室的液体的体积流量相同，若流经料液B室的是氯化氢的水溶液，则氯化氢的水溶液中的氯化氢与淡化液中氯离子的摩尔比为3:1，若流经料液B室的是H2SO4的水溶液，则H2SO4的水溶液中的H2SO4与淡化液中氯离子的摩尔比为3:2。
5.如权利要求1所述的铝箔硝酸化成工艺废水的处理方法，其特征在于所述步骤(2)和步骤(3)中，所述电渗析器的电流密度控制在20-500A/m2的电流电压。
6.如权利要求1所述的铝箔硝酸化成工艺废水的处理方法，其特征在于所述步骤(2)和步骤(3)中使用的电极液为浓度为0.5-2%的硫酸溶液。
7.一种实现权利要求1-6中任一权利要求所述的铝箔硝酸化成工艺废水的处理方法的废水处理装置，其特征在于废水处理装置包括包含扩散室和渗析室的扩散渗析器、包含淡化室、浓缩室和极液室的第一电渗析器、包含料液A室、料液B室、产品A室、产品B室和极液室的第二电渗析器;所述扩散渗析器的渗析室的出液口与第一电渗析器的淡化室的进液口连通，所述第一电渗析器的淡化室的出液口与第二电渗析器的料液A室的进液口连通。
8.如权利要求7所述的废水处理装置，其特征在于所述扩散渗析器包括两块端板和夹持与两块端板之间的阴离子交换膜和隔板，所述隔板位于与端板和阴离子交换膜之间，阴离子交换膜与一端板之间形成渗析室，阴离子交换膜与另一端板之间形成扩散室，渗析室和扩散室各设有进液口和出液口。
9.如权利要求7所述的废水处理装置，其特征在于所述第一电渗析器包括设有电极板的阳极端板和阴极端板以及夹持在阳极端板和阴极端板之间的两片阳离子交换膜、一片阴离子交换膜和四块隔板;一片阳离子交换膜靠近阳极端板设置、另一片阳离子交换膜靠近阴极端板设置，阴离子交换膜位于两片阳离子交换膜之间，四块隔板分别设在阳离子交换膜与阳极端板之间、阳离子交换膜与阴极端板之间、阴离子交换膜与阳离子交换膜之间;阳离子交换膜与阳极端板之间及阳离子交换膜与阴极端板之间均形成极液室，阴离子交换膜与靠近阴极端板设置的阳离子交换膜之间形成淡化室，阴离子交换膜与靠近阳极端板设置的阳离子交换膜之间形成浓缩室;极液室、淡化室和浓缩室均设有进液口和出液口。
10.如权利要求7所述的废水处理装置，其特征在于所述第二电渗析器包括设有电极板的阳极端板和阴极端板以及夹持在阳极端板和阴极端板之间且按阳极端板在前、阴极端板在后的方向由前至后依次设置的前阴离子交换膜、前阳离子交换膜、中阴离子交换膜、后阳离子交换膜、后阴离子交换膜;前阴离子交换膜与阳极端板之间、前阳离子交换膜与前阴离子交换膜之间、中阴离子交换膜与前阳离子交换膜之间、后阳离子交换膜与中阴离子交换膜之间、后阴离子交换膜与后阳离子交换膜之间以及后阴离子交换膜与阴极端板之间均设有隔板;前阴离子交换膜与阳极端板之间和后阴离子交换膜与阴极端板之间均形成极液室，前阳离子交换膜与前阴离子交换膜之间形成料液A室，中阴离子交换膜与前阳离子交换膜之间形成产品A室，后阳离子交换膜与中阴离子交换膜之间形成料液B室、后阴离子交换膜与后阳离子交换膜之间形成产品B室;所述极液室、料液A室、料液B室、产品A室和产品B室均设有进液口和出液口。
说明书
一种铝箔硝酸化成工艺废水的处理方法及其装置
技术领域
本发明涉及铝箔硝酸化成工艺废水的处理方法，具体涉及一种使用扩散渗析和电渗析处理铝箔硝酸化成工艺废水的方法。
背景技术
化成箔厂的主要原材料是高纯铝光箔，经腐蚀和化成两道工序得到成品。在腐蚀工序中，腐蚀液主要是强酸，在一定生产条件下，铝箔会被腐蚀化成半成品。这个工序对腐蚀液浓度要求较高，需要不断添加新液，溢流出来的酸液就成为了废酸液。对废酸液中含有大量的酸，如果不加处理就排放，不但造成了资源浪费，还会对环境构成了破坏。目前，这种酸性废液的处理主要有两种方法，即：石灰中和与蒸发结晶。这两种方法较传统，需要巨额设备投资，运行成本较高，一般企业难以承受，同时还会产生二次污染。这些问题的存在，严重地阻碍了化成箔行业的可持续发展和技术进步，同时对人类的生存环境也会构成严重的威胁。因此有必要开发出一种节约成本，且对环境友好的方法来解决铝箔化成工业废水的处理问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种操作简单，成本低，效果良好的铝箔硝酸化成工艺废水的处理方法。
为了实现上述发明目的，本发明提供的铝箔化成工艺废水的处理方法，包括以下步骤：
(1)将铝箔硝酸化成工艺废水通入扩散渗析器的渗析室，同时将水通入扩散渗析器的扩散室，经扩散渗析后，从扩散室流出的为硝酸回收液，从渗析室流出的为含硝酸铝的残液;
(2)将步骤(1)中的残液通入包含淡化室、浓缩室和极液室的第一电渗析器的淡化室中，同时将水通入第一电渗析器的浓缩室，将电极液通入极液室，启动电渗析器工作，从浓缩室流出的为硝酸回收液，从淡化室流出的为含硝酸铝的淡化液;
(3)将步骤(2)中的淡化液通入包含料液A室、料液B室、产品A室、产品B室和极液室的第二电渗析器的料液A室，同时将氯化氢的水溶液或H2SO4的水溶液通入料液B室、将水通入产品A室和产品B室、将电极液通入极液室，启动电渗析器工作，从料液A室和料液B室流出的为水、从产品A室流出的为氯化铝溶液或硫酸铝溶液，从产品B室流出的为硝酸回收液。
所述步骤(1)中铝箔硝酸化成工艺废水与水的流速比为1:1-1.5。
所述铝箔硝酸化成工艺废水的流速为5-30ml/min。
所述步骤(2)中，残液和水的流速比为1:1，残液和水流量比为1：1-15;所述步骤(3)中，料液A室、料液B室、产品A室和产品B室的液体流速相同，产品A室和产品B室的水的体积流量均为料液A室的淡化液的体积流量1-15倍，料液A室和料液B室的液体的体积流量相同，若流经料液B室的是氯化氢的水溶液，则氯化氢的水溶液中的氯化氢与淡化液中氯离子的摩尔比为3:1，若流经料液B室的是H2SO4的水溶液，则H2SO4的水溶液中的H2SO4与淡化液中氯离子的摩尔比为3:2。
所述步骤(2)和步骤(3)中，所述电渗析器的电流密度控制在20-500A/m2的电流电压。
所述步骤(2)和步骤(3)中使用的电极液为浓度为0.5-2%的硫酸溶液。
本发明还可包括收集上述步骤(1)至步骤(3)中的硝酸回收液、收集步骤(3)中的从料液A室和料液B室流出水和从产品A室流出的氯化铝溶液或硫酸铝溶液的步骤。收集的硝酸回收液可以经浓缩或与浓硝酸调配后在使用，收集的水可以进一步利用，收集的氯化铝溶液或硫酸铝溶液可以作为产品销售。
本发明通过扩散渗析器实现将铝箔硝酸化成工艺废水中的硝酸和硝酸铝进行初步分离，在浓度差的驱动下，由于离子交换膜的选择透过性，废水中的酸进入扩散室，废水中的铝离子则被离子交换膜截留在渗析室内，扩散渗析原理参见说明书附图1，获得硝酸回收液和含有硝酸铝、少量硝酸的残液。通过第一电渗析器将残液中硝酸铝和少量硝酸进行深度分离，在直流电场作用下，由于离子交换膜的选择透过性，残液中的硝酸进入浓缩室、铝离子则留在淡化室中，获得硝酸回收液和硝酸铝溶液，分离原理参见说明书附图2。通过第二电渗析器利用低价格盐酸或硫酸将硝酸铝溶液进一步转化成硝酸，并可制得产品氯化铝溶液或硫酸铝溶液，转化原理参见说明书附图3。
本发明所述方法处理铝箔硝酸化成工艺废水，操作简单和低生产成本的实现了硝酸回收的再使用，并且可联产氯化铝溶液或硫酸铝溶液，合理的利用了资源，并可以较好的解决化成箔废酸问题，无废水和废物排放，具有良好的环境效益和经济效益。
本发明还提供了一种实现上述铝箔硝酸化成工艺废水的处理方法的废水处理装置，所述废水处理装置包括包含扩散室和渗析室的扩散渗析器、包含淡化室、浓缩室和极液室的第一电渗析器、包含料液A室、料液B室、产品A室、产品B室和极液室的第二电渗析器;所述扩散渗析器的渗析室的出液口与第一电渗析器的淡化室的进液口连通，所述第一电渗析器的淡化室的出液口与第二电渗析器的料液A室的进液口连通。
所述扩散渗析器包括两块端板和夹持与两块端板之间的阴离子交换膜和隔板，所述隔板位于与端板和阴离子交换膜之间，阴离子交换膜与一端板之间形成渗析室，阴离子交换膜与另一端板之间形成扩散室，渗析室和扩散室各设有进液口和出液口。
所述第一电渗析器包括设有电极板的阳极端板和阴极端板以及夹持在阳极端板和阴极端板之间的两片阳离子交换膜、一片阴离子交换膜和四块隔板;一片阳离子交换膜靠近阳极端板设置、另一片阳离子交换膜靠近阴极端板设置，阴离子交换膜位于两片阳离子交换膜之间，四块隔板分别设在阳离子交换膜与阳极端板之间、阳离子交换膜与阴极端板之间、阴离子交换膜与阳离子交换膜之间;阳离子交换膜与阳极端板之间及阳离子交换膜与阴极端板之间均形成极液室，阴离子交换膜与靠近阴极端板设置的阳离子交换膜之间形成淡化室，阴离子交换膜与靠近阳极端板设置的阳离子交换膜之间形成浓缩室;极液室、淡化室和浓缩室均设有进液口和出液口。
所述第二电渗析器包括设有电极板的阳极端板和阴极端板以及夹持在阳极端板和阴极端板之间且按阳极端板在前、阴极端板在后的方向由前至后依次设置的前阴离子交换膜、前阳离子交换膜、中阴离子交换膜、后阳离子交换膜、后阴离子交换膜;前阴离子交换膜与阳极端板之间、前阳离子交换膜与前阴离子交换膜之间、中阴离子交换膜与前阳离子交换膜之间、后阳离子交换膜与中阴离子交换膜之间、后阴离子交换膜与后阳离子交换膜之间以及后阴离子交换膜与阴极端板之间均设有隔板;前阴离子交换膜与阳极端板之间和后阴离子交换膜与阴极端板之间均形成极液室，前阳离子交换膜与前阴离子交换膜之间形成料液A室，中阴离子交换膜与前阳离子交换膜之间形成产品A室，后阳离子交换膜与中阴离子交换膜之间形成料液B室、后阴离子交换膜与后阳离子交换膜之间形成产品B室;所述极液室、料液A室、料液B室、产品A室和产品B室均设有进液口和出液口。
