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白炭黑生产废水提取高纯度芒硝集成系统

发布时间:2024-10-30 15:05:02  中国污水处理工程网

公布日:2022.04.26

申请日:2022.01.27

分类号:C02F9/10(2006.01)I;C01D5/18(2006.01)I;C01D5/16(2006.01)I

摘要

本发明公开了一种从白炭黑生产废水中提取高纯度芒硝的集成装置和方法,是利用精密过滤器、电渗析装置、双层夹套冷却结晶装置,对生产废水依次进行过滤、浓缩和结晶,从而获得高纯度芒硝。本发明利用由精密过滤器+电渗析装置+冷却结晶装置构成的集成装置,从白炭黑生产废水中提取得到了高纯度芒硝,同时实现了生产废水的循环利用,达到了资源化综合利用的目的,工艺简单、能耗低,适于工业化应用。

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权利要求书

1.一种从白炭黑生产废水中提取高纯度芒硝的集成装置,其特征在于:所述集成装置包括原水泵(1)、精密过滤器(2)、电渗析装置和双层夹套冷却结晶装置;所述原水泵(1)的进口与白炭黑生产废水的管道连接,出口与精密过滤器(2)的进口通过管道连接;所述电渗析装置包括电渗析膜组件(9)、料液储罐和直流电源(10);所述电渗析膜组件(9)由阳离子交换膜和阴离子交换膜依次交替叠加后加上流道隔网和密封垫片构成;在电渗析膜组件(9)的两侧固定有阳极板和阴极板,阳极板连接电源的正极、阴极板连接电源的负极;阳极板与相邻阳离子交换膜之间构成阳极室,阴极板与相邻阳离子交换膜之间构成阴极室,交替叠加的阳离子交换膜和阴离子交换膜之间依次形成若干浓缩室和淡化室的重复单元;所述料液储罐包括电极液储罐(3)、淡化液储罐(4)和浓缩液储罐(5);所述阳极室和所述阴极室通过管道串联并连通于电极液储罐(3),所述淡化室的进口和出口分别通过管道连通于淡化液储罐(4),所述浓缩室的进口和出口分别通过管道连通于浓缩液储罐(5);所述精密过滤器(2)的出口通过管道分别与电极液储罐(3)、淡化液储罐(4)和浓缩液储罐(5)的进水口连接;所述双层夹套冷却结晶装置包括双层夹套冷却结晶罐(11)、冷冻机(12)和离心机(13);所述双层夹套冷却结晶罐(11)的夹层的进出口与所述冷冻机(12)连接;所述双层夹套冷却结晶罐(11)顶部的进口与所述浓缩室的出水口通过管道连接,底部的出口与所述离心机(13)的进口通过管道连接;所述离心机(13)底部的排水口与所述浓缩液储罐(5)通过管道连接。

2.根据权利要求1所述的一种从白炭黑生产废水中提取高纯度芒硝的集成装置,其特征在于:连接各部件的所述管道为UPVC管道。

3.根据权利要求1所述的一种从白炭黑生产废水中提取高纯度芒硝的集成装置,其特征在于:所述原水泵为卧式泵或者潜水泵。

4.根据权利要求1所述的一种从白炭黑生产废水中提取高纯度芒硝的集成装置,其特征在于:所述精密过滤器的过滤精度为1μm5μm,内部滤芯为PP熔喷滤芯、PP袋式滤芯或者PP折叠滤芯。

5.根据权利要求1所述的一种从白炭黑生产废水中提取高纯度芒硝的集成装置,其特征在于:所述阳离子交换膜是经过表面修饰,在普通阳离子膜表面喷涂有碱性基团的特种阳离子交换膜。

6.根据权利要求1所述的一种从白炭黑生产废水中提取高纯度芒硝的集成装置,其特征在于:所述电渗析装置还设置有极室循环泵(6)、淡化室循环泵(7)和浓缩室循环泵(8),分别连接在极室、淡化室和浓缩室的进口和相应料液储罐之间。

7.一种从白炭黑生产废水中提取高纯度芒硝的方法,其特征在于,利用权利要求16中任意一项所述的集成装置,按如下步骤进行:步骤1、白炭黑生产废水通过原水泵进入精密过滤器,去除压滤水中的悬浮物杂质;步骤2、经过精密过滤器过滤后的压滤水直接输送到电渗析装置的电极液储罐、浓缩液储罐和淡化液储罐,开启电源,进行压滤水中的盐浓缩;浓缩至浓缩室内料液中硫酸钠质量浓度不低于15%时停止;淡化液储罐内的料液通过管路输出返回至白炭黑板框压滤工艺段进行循环利用,浓缩室内料液进入到双层夹套冷却结晶罐;步骤3、对双层夹套冷却结晶罐进行冷却降温,控制温度稳定在2℃以下,同时均匀搅拌溶液;利用芒硝在低温下的溶解度低的特性,得到高纯度芒硝结晶;步骤4、将充分结晶后的芒硝溶液导入至离心机,离心分离,得到高纯度芒硝固体,离心母液返回到浓缩液储罐。

8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于:所述白炭黑生产废水中硫酸钠的质量浓度大于3%。

9.根据权利要求7所述的方法,其特征在于:浓缩后,淡化液储罐内的料液中总盐的质量浓度低于0.1%。

10.根据权利要求7所述的方法,其特征在于:浓缩室循环泵、淡化室循环泵和极室循环泵的流量大小匹配电渗析膜组件,达到膜面流速不低于3cm/s

发明内容

基于上述现有技术所存在的问题,本发明旨在提供一种从白炭黑生产废水中提取高纯度芒硝的装置和方法,以解决目前白炭黑生产废水的循环利用问题。

为实现上述目的,本发明采用如下技术方案:

一种从白炭黑生产废水中提取高纯度芒硝的集成装置,其特点在于:

所述集成装置包括原水泵、精密过滤器、电渗析装置和双层夹套冷却结晶装置;所述原水泵的进口与白炭黑生产废水的管道连接,出口与精密过滤器的进口通过管道连接;

所述电渗析装置包括电渗析膜组件、料液储罐和电源;所述电渗析膜组件由阳离子交换膜和阴离子交换膜依次交替叠加后加上流道隔网和密封垫片构成;在电渗析膜组件的两侧固定有阳极板和阴极板,阳极板连接电源的正极、阴极板连接电源的负极;阳极板与相邻阳离子交换膜之间构成阳极室,阴极板与相邻阳离子交换膜之间构成阴极室,交替叠加的阳离子交换膜和阴离子交换膜之间依次形成若干浓缩室和淡化室的重复单元;所述料液储罐包括电极液储罐、淡化液储罐和浓缩液储罐;所述阳极室和所述阴极室通过管道串联并连通于电极液储罐,所述淡化室的进口和出口分别通过管道连通于淡化液储罐,所述浓缩室的进口和出口分别通过管道连通于浓缩液储罐;

所述精密过滤器的出口通过管道分别与电极液储罐、淡化液储罐和浓缩液储罐的进水口连接;

所述双层夹套冷却结晶装置包括双层夹套冷却结晶罐、冷冻机和离心机;所述双层夹套冷却结晶罐的夹层的进出口与所述冷冻机连接;所述双层夹套冷却结晶罐顶部的进口与所述浓缩室的出水口通过管道连接,底部的出口与所述离心机的进口通过管道连接;所述离心机底部的排水口与所述浓缩液储罐通过管道连接。

进一步地,连接各部件的所述管道为UPVC管道。

进一步地,所述原水泵为卧式泵或者潜水泵。

进一步地,所述精密过滤器的过滤精度为1μm5μm,内部滤芯为PP熔喷滤芯、PP袋式滤芯或者PP折叠滤芯。

进一步地,所述阳离子交换膜是经过表面修饰,在普通阳离子膜表面喷涂有碱性基团的特种阳离子交换膜,可以直接防止钙离子和镁离子的污染及传输。

进一步地,所述电渗析装置还设置有极室循环泵、淡化室循环泵和浓缩室循环泵,分别连接在极室、淡化室和浓缩室的进口和相应料液储罐之间。

本发明利用上述集成装置,从白炭黑生产废水中提取高纯度芒硝的方法,是按如下步骤进行:

步骤1、白炭黑生产废水通过原水泵进入精密过滤器,去除压滤水中的悬浮物杂质;

步骤2、经过精密过滤器过滤后的压滤水直接输送到电渗析装置的电极液储罐、浓缩液储罐和淡化液储罐,开启浓缩室循环泵、淡化室循环泵、极室循环泵,开启电源,进行压滤水中的盐浓缩;浓缩至浓缩室内料液中硫酸钠质量浓度不低于15%时停止;淡化液储罐内的料液通过管路输出返回至白炭黑板框压滤工艺段进行循环利用,浓缩室内料液进入到双层夹套冷却结晶罐;

步骤3、对双层夹套冷却结晶罐进行冷却降温,控制温度稳定在2℃以下,同时均匀搅拌溶液;利用芒硝在低温下的溶解度低的特性,得到高纯度芒硝结晶;

步骤4、将充分结晶后的芒硝溶液导入至离心机,离心分离,得到高纯度芒硝固体,离心母液返回到浓缩液储罐。

进一步地,所述白炭黑生产废水为高浓度的硫酸钠溶液,硫酸钠的质量浓度大于3%。

进一步地,浓缩后,淡化液储罐内的料液中总盐的质量浓度低于0.1%。

进一步地,浓缩室循环泵、淡化室循环泵和极室循环泵的流量大小匹配电渗析膜组件,达到膜面流速不低于3cm/s

进一步地,通过调节直流电源的电压大小和循环时间来控制浓缩压滤水中的盐(硫酸钠)含量,使其盐(硫酸钠)的质量浓度达到15%以上。

本发明所利用的所述白炭黑生产废水包括生产过程中的压滤水和洗涤水。

与已有技术相比,本发明的有益效果体现在:

1、本发明利用由精密过滤器+电渗析装置+冷却结晶装置构成的集成装置,从白炭黑生产废水中提取得到了高纯度芒硝,同时实现了生产废水的循环利用,达到了资源化综合利用的目的,所得副产品为企业增加收益,并减少水资源的浪费和环境污染。

2、本发明的方法工艺简单、能耗低、芒硝回收率高,适于工业化应用。

(发明人:王晓林;李为;方勤翔;汪耀明;徐铜文)

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