公布日：2022.08.12
申请日：2022.04.02
分类号：C02F9/06(2006.01)I;C02F101/10(2006.01)N
摘要
本发明涉及一种含锂废水的回收处理装置及方法，该回收处理装置包括调节单元、纳滤单元、反渗透单元和电渗析单元，各单元之间配置的循环管道能够形成至少一条流体回流通路，以通过流体回流通路中的循环管道将处于工艺流程下游的至少部分溶液导流至工艺流程的相对上游，其中，纳滤单元内的纳滤分离部件通过纳滤膜分离出的纳滤浓水能够流经连通于纳滤分离部件的循环管道流至纳滤分离部件的上游和/或从流体回流通路的旁路排出，流至纳滤分离部件上游的纳滤浓水能够与流经纳滤保护部件的活性炭产水混合，以混合液的形式流入纳滤分离部件；该回收处理方法至少包括如下步骤：缓冲调节、纳滤、反渗透和电渗析。
权利要求书
1.一种含锂废水的回收处理装置，其包括以下功能单元：调节单元(100)，用于对原水进行初步缓冲调节；纳滤单元(200)，用于通过纳滤膜对调节出水进行选择性的分离；反渗透单元(300)，其能够在外部施加的压力作用下通过反渗透膜对纳滤产水中的溶质与溶剂进行分离；电渗析单元(400)，其能够在外部施加的电场作用下通过电驱动膜将反渗透浓水中的带电离子进行定向迁移，其特征在于，所述调节单元(100)、纳滤单元(200)、反渗透单元(300)和电渗析单元(400)之间配置的循环管道能够形成至少一条流体回流通路，以通过所述流体回流通路中的循环管道将处于工艺流程下游的至少部分溶液导流至工艺流程的相对上游，其中，所述纳滤单元(200)内的纳滤分离部件(210)通过纳滤膜分离出的纳滤浓水能够流经连通于所述纳滤分离部件(210)的循环管道流至所述纳滤分离部件(210)的上游和/或从流体回流通路的旁路排出，流至所述纳滤分离部件(210)上游的纳滤浓水能够与流经纳滤保护部件(250)的活性炭产水混合，以混合液的形式流入所述纳滤分离部件(210)。
2.根据权利要求1所述的回收处理装置，其特征在于，所述纳滤单元(200)通过一价离子选择性纳滤膜对进入所述纳滤分离部件(210)中的溶液的一价离子和高价离子进行分离，从而以无相变的方式分离至少部分的硬度和硫酸根。
3.根据权利要求1或2所述的回收处理装置，其特征在于，所述纳滤分离部件(210)能够对至少包括水量、pH、电导率及锂含量中的一种或多种参数进行实时监测，以判断所述纳滤分离部件(210)的运行状态。
4.根据权利要求1-3任一项所述的回收处理装置，其特征在于，所述纳滤分离部件(210)分离出的纳滤浓水能够在纳滤中转部件(230)的调控下选择性地控制回流量和排水量的配比，其中，所述纳滤中转部件(230)的控制逻辑能够基于所述纳滤分离部件(210)的配置方式而确定并适应性调整。
5.根据权利要求1-4任一项所述的回收处理装置，其特征在于，所述纳滤单元(200)在所述纳滤分离部件(210)的上游配置的所述纳滤保护部件(250)能够包括保安过滤器(251)和/或活性炭罐(252)，其中，流出于所述纳滤保护部件(250)的活性炭产水能够与通过循环管道回流的纳滤浓水汇集于活性炭产水箱(240)中。
6.根据权利要求1-5任一项所述的回收处理装置，其特征在于，所述纳滤保护部件(250)上游能够连通于所述调节单元(100)的调节池，以使得所述调节池内储存的至少包括原水的溶液能够在泵的压力作用下流经所述纳滤保护部件(250)，以经过初步分离后传输至所述纳滤分离部件(210)。
7.根据权利要求1-6任一项所述的回收处理装置，其特征在于，所述纳滤分离部件(210)的纳滤产水能够在所述反渗透单元(300)的其中一侧以施加超出相应纳滤产水渗透压的压力的方式使纳滤产水的溶质与溶剂进行分离，从而至少在所述反渗透单元(300)施加压力的一侧获取经过浓缩的反渗透浓水。
8.根据权利要求1-7任一项所述的回收处理装置，其特征在于，所述反渗透单元(300)产生的反渗透浓水能够流至电渗析单元(400)进行二次浓缩，其中，所述电渗析单元(400)能够在外加电场的作用下通过电驱动膜使反渗透浓水中的带电离子产生迁移，从而在反渗透浓水中获取达到回收利用浓度的锂离子。
9.根据权利要求1-8任一项所述的回收处理装置，其特征在于，所述回收处理装置能够在相邻的各功能单元之间选择性地配置有离子交换树脂，以基于一个或多个离子交换树脂降低水中的硬度。
10.一种含锂废水的回收处理方法，其特征在于，所述回收处理方法能够采用前述任意权利要求之一的回收处理设备，其中，所述回收处理方法至少包括如下步骤：S1.缓冲调节：原水能够与至少部分循环回流的溶液混合以形成能够流向工艺下游的调节出水，并至少能够对调节出水的水质和流量进行调节；S2.纳滤：通过纳滤膜对调节出水进行选择性的分离，以获取纳滤浓水和纳滤产水；S3.反渗透：在施加高于溶液渗透压的压力作用下通过反渗透膜对纳滤产水中的溶质与溶剂进行分离，以获取反渗透浓水和反渗透淡水，从而实现纳滤产水的一次浓缩；S4.电渗析：在外部施加的电场作用下通过电驱动膜将反渗透浓水中的带电离子进行定向迁移，以获取电渗析浓水和能够循环回流至缓冲调节步骤与原水进行混合的电渗析淡水。
发明内容
针对现有技术之不足，本发明提供了一种含锂废水的回收处理装置及方法，以解决现有技术存在的技术问题。
本发明公开了一种含锂废水的回收处理装置，其包括以下功能单元：用于对原水进行初步缓冲调节的调节单元，用于通过纳滤膜对调节出水进行选择性分离的纳滤单元，能够在施加外部压力作用下通过反渗透膜对纳滤产水中的溶质与溶剂进行分离的反渗透单元和能够在外部施加的电场作用下通过电驱动膜将反渗透浓水中的带电离子进行定向迁移的电渗析单元。
调节单元、纳滤单元、反渗透单元和电渗析单元之间配置的循环管道能够形成至少一条流体回流通路，以通过流体回流通路中的循环管道将处于工艺流程下游的至少部分溶液导流至工艺流程的相对上游，其中，纳滤单元内的纳滤分离部件通过纳滤膜分离出的纳滤浓水能够流经连通于纳滤分离部件的循环管道流至纳滤分离部件的上游和/或从流体回流通路的旁路排出，流至纳滤分离部件上游的纳滤浓水能够与流经纳滤保护部件的活性炭产水混合，以混合液的形式流入纳滤分离部件。
根据一种优选实施方式，纳滤单元通过一价离子选择性纳滤膜对进入纳滤分离部件中的废水的一价离子和高价离子进行分离，从而以无相变的方式分离至少部分的硬度和硫酸根。
根据一种优选实施方式，纳滤分离部件能够对至少包括水量、pH、电导率及锂含量中的一种或多种参数进行实时监测，以判断纳滤分离部件的运行状态。
根据一种优选实施方式，纳滤分离部件分离出的纳滤浓水能够在纳滤中转部件的调控下选择性地控制回流量和排出量的配比，其中，纳滤中转部件的控制逻辑能够基于纳滤分离部件的配置方式而确定并适应性调整。
根据一种优选实施方式，纳滤单元在纳滤分离部件的上游配置的纳滤保护部件能够包括保安过滤器和/或活性炭罐，其中，流出于纳滤保护部件的活性炭产水能够与通过循环管道回流的纳滤浓水汇集于活性炭产水箱中。
根据一种优选实施方式，纳滤保护部件上游能够连通于调节单元的调节池，以使得调节池内储存的至少包括原水的溶液能够在泵的压力作用下流经纳滤保护部件，以经过初步分离后传输至纳滤分离部件。
根据一种优选实施方式，纳滤分离部件的纳滤产水能够在反渗透单元的其中一侧以施加超出相应纳滤产水渗透压的压力的方式使纳滤产水的溶质与溶剂进行分离，从而至少在反渗透单元施加压力的一侧获取经过浓缩的反渗透浓水。
根据一种优选实施方式，反渗透单元产生的反渗透浓水能够流至电渗析单元进行二次浓缩，其中，电渗析单元能够在外加电场的作用下通过电驱动膜使反渗透浓水中的带电离子产生迁移，从而在反渗透浓水中获取达到回收利用浓度的锂离子。
根据一种优选实施方式，回收处理装置能够在相邻的各功能单元之间选择性地配置有离子交换树脂，以基于一个或多个离子交换树脂降低水中的硬度。
本发明还公开了一种含锂废水的回收处理方法，该回收处理方法能够采用上述任一回收处理设备，其中，该回收处理方法至少包括如下步骤：
S1.缓冲调节：原水能够与至少部分循环回流的溶液混合以形成能够流向工艺下游的调节出水，并至少能够对调节出水的水质和流量进行调节；
S2.纳滤：通过纳滤膜对调节出水进行选择性的分离，以获取纳滤浓水和纳滤产水；
S3.反渗透：在施加高于溶液渗透压的压力作用下通过反渗透膜对纳滤产水中的溶质与溶剂进行分离，以获取反渗透浓水和反渗透淡水，从而实现纳滤产水的一次浓缩；
S4.电渗析：在外部施加的电场作用下通过电驱动膜将反渗透浓水中的带电离子进行定向迁移，以获取电渗析浓水和能够循环回流至缓冲调节步骤与原水进行混合的电渗析淡水。
本发明的有益技术效果为：
(1)本发明通过纳滤单元的选择性分离，将部分的硬度和硫酸根以无相变的方式进行分离；
(2)本发明通过反渗透单元和电渗析单元对纳滤产水进行多次浓缩，使得浓水液中锂含量达到回收利用的浓度；
(3)本发明通过高效树脂将水中的硬度去除，且能够不降低其他主要离子的含量；
(4)本发明通过对工艺流程进行优化组合，以通过更精准的联动调节方式提高锂离子的综合回收率，并且能够降低运行费用以节约成本。
（发明人：权思影;张建飞;元西方;王志稳;汪超）
